DEPARTAMENTO DE DIDÁCTICA DE LA MATEMÁTICA FACULTAD DE CIENCIAS DE LA EDUCACIÓN UNIVERSIDAD DE GRANADA SIGNIFICADOS DE LAS OPERACIONES DE ADICIÓN Y MULTIPLICACIÓN POR ESTUDIANTES DE SECUNDARIA. ESTUDIO EXPLORATORIO Trabajo de fin de master que presenta ÁNGELO OTÁROLA SÁEZ Dirigido por el doctor D. ENRIQUE CASTRO MARTÍNEZ GRANADA, 2014 A Marta, José, mis padres y a Thamara, mi hermana, por su eterno amor, apoyo, enseñanzas y formación personal. A todos y cada uno de mis profesores que influyeron en lo que soy hoy cómo profesor. En especial a Valeria, mentora y formadora. A mis amigos y familia, por su preocupación y apoyo en la distancia. A la vida, por darme siempre más de lo que le pido. AGRADECIMIENTO En primer lugar, agradecer al Doctor D. Enrique Castro Martínez, por conducir mis ideas y deseos de realizar un buen trabajo. Por la paciencia y el apoyo que me ha entregado durante todo este tiempo. Y agradecer todo el conocimiento transmitido a mí persona, que me han transmitido una gran base para desarrollarme como futuro investigador. Al I.E.S Cartuja y al Colegio San José, por su amabilidad y disponibilidad para poder llevar a cabo está investigación. Y a los profesores del Máster en Didáctica de la Matemática que me han entregado una cantidad de conocimiento invaluable para mi formación profesional. INDICE DE CONTENIDOS CAPÍTULO 1: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ........................................... 1 1. DESDE INFORME PRUEBA PISA 2012 ............................................................... 1 2. DESDE EL ENFOQUE SEMÁNTICO ................................................................... 2 3. OBJETIVO DE LA INVESTIGACIÓN .................................................................. 5 CAPÍTULO 2: MARCO TEÓRICO ............................................................................ 7 1. CATEGORÍAS SEMÁNTICAS PARA LOS PROBLEMAS SIMPLES ................ 7 1.1 CATEGORÍAS SEMÁNTICAS DE LA ESTRUCTURA ADITIVA ............... 7 1.1.1 ESTRUCTURA SEMÁNTICA DE CAMBIO ........................................... 7 1.1.2 ESTRUCTURA SEMÁNTICA DE COMBINAR ...................................... 9 1.1.3 ESTRUCTURA SEMÁNTICA DE COMPARACIÓN .............................. 9 1.1.4 ESTRUCTURA SEMÁNTICA DE IGUALACIÓN ................................ 11 1.2 CATEGORÍAS SEMÁNTICAS DE LA ESTRUCTURA MULTIPLICATIVA ................................................................................................................................ 12 1.2.1 PROPORCIONALIDAD SIMPLE ........................................................... 12 1.2.2 COMPARACIÓN MULTIPLICATIVA ................................................... 13 1.2.3 PRODUCTO CARTESIANO ................................................................... 14 2. ESQUEMAS DE REPRESENTACIÓN PARA LOS PROBLEMAS COMPUESTOS DE DOS ETAPAS. ......................................................................... 15 2.1 NOCIÓN DE NODO ........................................................................................ 16 3. INVENCIÓN DE PROBLEMAS ........................................................................... 16 3.1 COMO HERRAMIENTA EVALUADORA ................................................... 18 3.2 MÉTODOS PARA LA INVENCIÓN DE PROBLEMAS .............................. 21 CAPÍTULO 3: METODOLOGÍA .............................................................................. 24 1. TIPO DE INVESTIGACIÓN ................................................................................. 24 2. SUJETOS DE ESTUDIO ....................................................................................... 25 3. INSTRUMENTO DE RECOGIDA DE DATOS ................................................... 26 3.1 DISEÑO DEL INSTRUMENTO ..................................................................... 27 4. APLICACIÓN DEL INSTRUMENTO DE RECOGIDA DE DATOS. ................ 30 CAPÍTULO 4: ANÁLISIS DE LOS DATOS Y RESULTADOS ............................ 32 1. ANÁLISIS DE LOS DATOS DEL CUESTIONARIO ........................................ 32 2. RESULTADOS POR ECUACIÓN ........................................................................ 39 2.1 RESULTADOS DE LA ECUACIÓN 𝒙 + 𝟒 = 𝟏𝟑. ........................................ 39 2.2 RESULTADOS DE LA ECUACIÓN 𝟑 + 𝒙 = 𝟏𝟖. ........................................ 42 2.3 RESULTADOS DE LA ECUACIÓN 𝒙 + 𝒙 = 𝟏𝟐. ........................................ 45 2.4 RESULTADOS DE LA ECUACIÓN 𝟐𝒙 = 𝟏𝟒. ............................................. 48 2.5 RESULTADOS DE LA ECUACIÓN 𝒙 ∙ 𝒙 = 𝟏𝟔. .......................................... 51 2.6 RESULTADOS DE LA ECUACIÓN 𝒙 ∙ 𝒙 + 𝟑 = 𝟐𝟖. ................................... 54 2.7 RESULTADOS DE LA ECUACIÓN 𝒙 ∙ 𝒙 + 𝟏 = 𝟏𝟓. ................................... 57 2.8 RESULTADOS DE LA ECUACIÓN 𝟔𝒙 + 𝟏𝟐 = 𝟕𝟐. ................................... 59 2.9 RESULTADOS DE LA ECUACIÓN 𝟏𝟓 + 𝟓𝒙 = 𝟕𝟓..................................... 62 2.10 RESULTADOS DE LA ECUACIÓN 𝟐𝒙 + 𝟔𝒙 = 𝟐𝟒. ................................. 65 CAPÍTULO 5: CONCLUSIONES FINALES ........................................................... 69 1. ENUNCIADOS VERBALES PARA LA ESTRUCTURA ADITIVA .................. 69 2. ENUNCIADOS VERBALES PARA LA ESTRUCTURA MULTIPLICACIÓN. 70 3. ENUNCIADOS VERBALES PARA LA COMBINACIÓN DE LAS ESTRUCTURAS DE ADICIÓN Y MULTIPLICACIÓN. ........................................ 72 4. CONCLUSIONES GENERALES. ........................................................................ 74 5. LOGROS Y LIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN. ...................................... 74 6. LINEAS DE CONTINUIDAD. .............................................................................. 75 REFERENCIAS ........................................................................................................... 76 INDICE ANEXOS ANEXO I: CUESTIONARIO. ANEXOS II: ENUNCIADOS INVENTADO POR LOS ESTUDIANTE. ANEXOS III: TABLAS PARA DESCRIPTORES PRIMARIOS. LAS CATEGORÍAS SEMÁNTICAS ANEXOS IV: DEFINICIONES UTILIZADAS EN LA INVESTIGACIÓN. ANEXOS V: PROMEDIOS EN LA ASIGNATURA DE MATEMÁTICA. ANEXOS VI: CONSTRUCCIÓN DEL INSTRUMENTO ANEXOS VII: ELEMENTOS COMPLEMETARIOS DEL MARCO TEÒRICO. Y ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1: Simbología para el esquema gráfico de Vergnaud de la categoría de cambio ... 8 Tabla 2: Distribución de las ecuaciones según las variables operaciones matemáticas y los elementos operatorios y su ubicación. .................................................................. 29 Tabla 3: Designación simbólica de los sujetos según su procedencia y tipo de cuestionario ........................................................................................................................................ 32 Tabla 4: Frecuencia de la invención de problemas para la ecuación 𝑥 + 4 = 13 ............ 39 Tabla 5: Frecuencia de las categorías semánticas para la ecuación 𝑥 + 4 = 13 .............. 39 Tabla 6: Frecuencia de los descriptores primarios para la ecuación 𝑥 + 4 = 13 ............. 40 Tabla 7: Frecuencia de los descriptores secundarios para la ecuación 𝑥 + 4 = 13 ......... 41 Tabla 8: Frecuencia de la invención de problemas para la ecuación 3 + 𝑥 = 18 ............ 42 Tabla 9: Frecuencia de las categorías semánticas para la ecuación 3 + 𝑥 = 18. ............. 42 Tabla 10: Frecuencia de los descriptores primarios para la ecuación 3 + 𝑥 = 18. .......... 43 Tabla 11: Frecuencia de los descriptores secundarios para la ecuación 3 + 𝑥 = 18. ...... 45 Tabla 12: Frecuencia de la invención de problemas para la ecuación 𝑥 + 𝑥 = 12 .......... 45 Tabla 13: Frecuencia de las categorías semánticas para la ecuación 𝑥 + 𝑥 = 12 ............ 45 Tabla 14: Frecuencia de los descriptores primarios para la ecuación 𝑥 + 𝑥 = 12........... 46 Tabla 15: Frecuencia de los descriptores secundarios para la ecuación 𝑥 + 𝑥 = 12 ....... 47 Tabla 16: Frecuencia de la invención de problemas para la ecuación 2𝑥 = 14. ............. 48 Tabla 17: Frecuencia de las categorías semánticas para la ecuación 2𝑥 = 14 ................ 48 Tabla 18: Frecuencia de los descriptores primarios para la ecuación 2𝑥 = 14 ............... 49 Tabla 19: Frecuencia de los descriptores secundarios para la ecuación 2𝑥 = 14 ........... 50 Tabla 20: Frecuencia de las categorías semánticas para la ecuación 𝑥 ∙ 𝑥 = 16 ............. 51 Tabla 21: Frecuencia de los descriptores primarios para la ecuación 𝑥 ∙ 𝑥 = 16 ............ 51 Tabla 22: Frecuencia de los descriptores primarios para la ecuación 𝑥 ∙ 𝑥 = 16 ............ 52 Tabla 23: Frecuencia de los descriptores secundarios para la ecuación 𝑥 ∙ 𝑥 = 16 ........ 53 Tabla 24: Frecuencia de la invención de problemas para la ecuación 𝑥 ∙ 𝑥 + 3 = 28 ... 54 Tabla 25: Frecuencia de los descriptores primarios para la ecuación 𝑥 ∙ 𝑥 + 3 = 28... 56 Tabla 26: Frecuencia de los descriptores secundarios para la ecuación 𝑥 ∙ 𝑥 + 3 = 28.. ........................................................................................................................................ 57 Tabla 27: Frecuencia de la invención de problemas para la ecuación 𝑥 ∙ (𝑥 + 1) = 15 .. 57 Tabla 28: Frecuencia de los descriptores primarios para la ecuación 𝑥 ∙ (𝑥 + 1) = 15 .. 58 Tabla 29: Frecuencia de los descriptores secundarios para la ecuación 𝑥 ∙ (𝑥 + 1) = 15. ........................................................................................................................................ 59 Tabla 30: Frecuencia de la invención de problemas para la ecuación 6𝑥 + 12 = 72 ..... 59 Tabla 31: Frecuencia de los descriptores primarios para la ecuación 6𝑥 + 12 = 72 ..... 61 Tabla 32: Frecuencia de los descriptores secundarios para la ecuación 6𝑥 + 12 = 72 .. 62 Tabla 33: Frecuencia de la invención de problemas para la ecuación 15 + 5𝑥 = 75 ..... 62 Tabla 34: Frecuencia de los descriptores primarios para la ecuación 15 + 5𝑥 = 75 ..... 63 Tabla 35: Frecuencia de los descriptores secundarios para la ecuación 15 + 5𝑥 = 75 .. 65 Tabla 36: Frecuencia de la invención de problemas para la ecuación 2𝑥 + 6𝑥 = 24 ...... 65 Tabla 37: Frecuencia de los descriptores primarios para la ecuación 2𝑥 + 6𝑥 = 24...... 66 Tabla 38: Frecuencia de los descriptores secundarios para la ecuación 2𝑥 + 6𝑥 = 24 ... 68 Tabla 39: Distribución del proceso de invención para las ecuaciones x + 4 = 13, 3 + x = 18 y x + x = 12 ................................................................................................................ 69 Tabla 40: Distribución de la invención de problemas simples de estructura aditiva según sus categorías semánticas .................................................................................... 69 Tabla 41: Distribución de los descriptores primarios en los enunciados inventados y no considerados en las categorías semánticas de la estructura aditiva ........................... 69 Tabla 42: Distribución del proceso de invención para las ecuaciones 2𝑥 = 14 y 𝑥 ∙ 𝑥 = 16 ........................................................................................................................................ 70 Tabla 43: Distribución de la invención de problemas simples de estructura multiplicativa según sus categorías semánticas. .................................................................................... 71 Tabla 44: Distribución de los descriptores primarios en los enunciados inventados y no considerados en las categorías semánticas de la estructura multiplicativa ................ 71 Tabla 45: Distribución del proceso de invención para las ecuaciones 𝑥 ∙ 𝑥 + 3 = 28; 𝑥 ∙(𝑥 + 1) = 15; 15 + 5𝑥 = 75; 6𝑥 + 12 = 72 y 2𝑥 + 6𝑥 = 24 ........................................ 72 Tabla 46: Distribución del proceso de invención para los problemas compuestos ........ 72 Tabla 47: Distribución de los problemas compuestos para la estructura aditiva según sus categorías semánticas ............................................................................................... 72 Tabla 48: Distribución de los problemas compuestos para la estructura multiplicación según sus categorías semánticas ..................................................................................... 72 Tabla 49: Distribución de los descriptores primarios en los enunciados inventados y no considerados en las categorías semánticas de la estructura aditiva y multiplicativa . 73 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1: Esquema gráfico de Vergnaud para la categoría de cambio. Ecuación correspondiente: 7 + (-4) = 3 ............................................................................................ 8 Figura 2. Esquema gráfico de Carlos Maza en Castro (2001) para la categoría de cambio. .......................................................................................................................................... 9 Figura 3. Esquema gráfico de Carlos Maza en Castro (2001). Ecuación correspondiente: 5 + x = 7 .......................................................................................................................... 10 Figura 4. Esquema gráfico para la ecuación 5 + x = 7. Categoría de igualación. .......... 12 Figura 5. Tabla de correspondencia para la proporcionalidad simple. ........................... 13 Figura 6. Esquemas gráficos de las subcategorías de los problemas de producto cartesiano. ....................................................................................................................... 14 Figura 7. Esquemas compuestos de dos relaciones según Nesher y Hershkovitz (1991, 1994) ............................................................................................................................... 15 Figura 8. Componente latente ......................................................................................... 16 Figura 9. Ecuación del cuestionario A según las variables de operación y elementos... 30 Figura 10. Ecuación del cuestionario B según las variables de operación y elementos. 30 Figura 11. Definición, caracterización, consideración y ejemplos para el descriptor transcribir. ....................................................................................................................... 35 Figura 12. Definición, caracterización, consideración y ejemplos para el descriptor enunciado indefinido. ..................................................................................................... 35 Figura 13. Definición, caracterización, consideración y ejemplos para el descriptor plantear para otra ecuación o igualdad. .......................................................................... 36 Figura 14. Definición, caracterización y ejemplos para el descriptor sin pregunta....... 36 Figura 15. Definición, caracterización y ejemplos para el descriptor presencia de expresiones algebraicas o ecuación. ............................................................................... 37 Figura 16. Definición y ejemplo para el descriptor agregar información. ..................... 37 Figura 17. Caracterización, consideración y ejemplos para el descriptor expresiones operacionales. ................................................................................................................. 38 Figura 18. Definición, caracterización y ejemplos para el descriptor desconexión enunciado-pregunta. ....................................................................................................... 38 Figura 19. Problema inventado por sujeto A24 para la ecuación x+4=13. Categoría de Igualación. ...................................................................................................................... 40 Figura 20. Esquema del enunciado inventado por sujeto A24 para la ecuación x + 4 = 13. Categoría de igualación. ................................................................................................. 40 Figura 21. Problema inventado por sujeto A21 para la ecuación x + 4 = 13. Descriptor primario transcribir la ecuación. ..................................................................................... 41 Figura 22. Problema inventado por sujeto B4 para la ecuación 3 + x = 18. Categoría de combinación. .................................................................................................................. 43 Figura 23. Esquema del problema inventado por sujeto B4 para la ecuación 3 + x = 18. Categoría de combinación. ............................................................................................. 43 Figura 24. Esquema del enunciado inventado por sujeto B17 para la ecuación 3 + x = 18. Descriptor primario planteamiento para otra ecuación o igualdad. ........................ 44 Figura 25. Problema inventado por sujeto A9 para la ecuación x + x = 12. Categoría de cambio. ........................................................................................................................... 46 Figura 26. Esquema del problema inventado por sujeto A9 para la ecuación x + x = 12. Categoría de cambio. ............................................................................................... 46 Figura 27. Enunciado inventado por sujeto A24 para la ecuación x + x = 12. Descriptor primario enunciado indefinido. ..................................................................... 47 Figura 28. Problema inventado por sujeto B4 para la ecuación 2x = 14. Categoría proporcionalidad simple. Tipo división cuotitiva. .......................................................... 49 Figura 29. Esquema del problema inventado por sujeto B4 para la ecuación 2x=14. Categoría proporcionalidad simple. Tipo división cuotitiva. ......................................... 49 Figura 30. Enunciado inventado por sujeto B14 para la ecuación 2x = 14. Descriptor primario planteamiento para otra ecuación o igualdad. .................................................. 50 Figura 31. Problema inventado por sujeto B8 para la ecuación x ∙ x = 16. Categoría producto cartesiano. Tipo división. ................................................................................ 52 Figura 32. Enunciado inventado por sujeto B17 para la ecuación x ∙ x = 16. Descriptor primario planteamiento para otra ecuación o igualdad; y el descriptor secundario agrega expresión algebraica o ecuación. .................................................................................... 53 Figura 33. Enunciado inventado por sujeto B5 para la ecuación 𝑥 ∙ 𝑥 = 16. Descriptor primario transcripción. Descriptor secundario sin pregunta. .......................................... 54 Figura 34. Problema inventado por sujeto A2 para la ecuación x ∙ x + 3 = 28. Categoría producto cartesiano. Tipo división. ................................................................................ 55 Figura 35. Esquema compuesto de dos relaciones para los problemas inventados por los sujetos A2 y A15 para la ecuación x ∙ x + 3 = 28. ...................................................... 55 Figura 36. Enunciado inventado por sujeto B39 para la ecuación x ∙ (x + 1) = 15. Descriptor primario transcripción. Descriptores secundarios planteamiento para otra ecuación o igualdad y expresión operacional. ................................................................ 58 Figura 37. Problema inventado por sujeto B1 para la ecuación 6x + 12 = 72. Categoría aditiva de combinación. Categoría multiplicativa de proporcionalidad simple. ............ 60 Figura 38. Esquema compuesto de dos relaciones para el problema inventado por el sujeto B1 en la ecuación 6x +12=72. ........................................................................................ 60 Figura 39. Problema inventado por sujeto A6 para la ecuación 15 + 5x=75. Categoría aditiva de combinación. Categoría multiplicativa de producto cartesiano. (Versión resumida, para versión completa ver Anexo II) ............................................................. 63 Figura 40. Esquema compuesto de dos relaciones para el problema inventado por el sujeto A6 en la ecuación 15 +5x=75. ........................................................................................ 63 Figura 41. Problema inventado por sujeto A7 para la ecuación 2x+6x=24. Categoría aditiva de comparación. Categoría multiplicativa de proporcionalidad simple. ............ 66 CAPÍTULO 1: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1. DESDE INFORME PRUEBA PISA 2012 El último antecedente que se posee respecto a las evaluaciones PISA se remonta a la realizada en mayo del año 2012. Para la investigación que nos atañe hemos considerado los resultados entregados en la competencia de resolución de problemas en el informe español PISA 2012 “Resolución de problemas de la vida real”, el que ha sido entregado en abril del 2014. Ésta evaluación sobre resolución de problemas en ordenador, utiliza situaciones que los estudiantes pueden enfrentar en la vida real, alejadas de un centro escolar. El objetivo de la evaluación es medir las habilidades y destrezas de los estudiantes para resolver problemas novedosos. La prueba intenta que los problemas propuestos no requieran ningún conocimiento experto para su resolución, pues mide los procesos cognitivos esenciales para la resolución de problemas. (Ministerio de Educación, 2014) El rendimiento medio obtenido de los alumnos españoles es 477 puntos, lo cual es considerado significativamente por debajo de la media de la OCDE que es de 500 puntos. La puntación media obtenido corresponde al nivel 2 de competencias establecidos en la prueba, lo cual significa que un alumno promedio español de 15 años puede explorar un problema en un entorno desconocido, que no le sea familiar y ser capaz de comprender una parte del mismo. También combinan la anticipación y la planificación en una situación novedosa, por ejemplo, serían capaces de comprar el billete más barato combinando metro/autobús y tren en una ciudad en la que nunca han estado. El nivel 2 puede considerarse como el nivel básico de aptitud, en el cual los estudiantes comienzan a demostrar las competencias en resolución de problemas y se involucran en un problema cotidiano, progresan hacia una solución y en ocasiones la alcanzan. Según los datos, el porcentaje de estudiantes rezagados en la competencia de resolución de problemas es del 28,5%. La cifra corresponde a estudiantes que han sido considerados en el nivel 1 y en el nivel menor que 1. Además, solo el 7,8% de los alumnos logra estar entre los estudiantes excelentes. Considerando esto, la prueba PISA 2012 “Resolución de problemas de la vida real”, viene a poner de manifiesto la importancia que tiene la resolución de problemas para expresar como se desenvuelven los estudiantes en tareas y situaciones cotidianas, aparte de darle un lugar destacado a esta competencia. Sumado a esto propone un gran desafío para la mejora de los resultados, por lo que los estudios 1 Ángelo Otárola Sáez investigativos relacionados con la resolución de problemas aportan para estar a la altura de estos retos educativos. 2. DESDE EL ENFOQUE SEMÁNTICO En los inicios de los años ochenta se comienza a usar un enfoque cognitivo que pretende analizar el conocimiento verbal que poseen los niños y poder determinar así el conocimiento que poseen al respecto, esto es lo que se denomina enfoque semántico. Es en la misma época que el estudio de los problemas aritméticos de enunciado verbal se encontraba siendo estudiado por diversos investigadores que tomaron el enfoque semántico para desarrollar sus investigaciones. Bajo esta línea de investigación se encuentran autores como Carpenter, Hiebert y Moser (1981), Nesher, Greeno y Riley (1982), Vergnaud (1982), entre otros. Autores que trabajaron la estructura aditiva y que desarrollaron categorías semánticas similares para el análisis de los problemas aritméticos. El análisis que se realiza a los significados de los problemas aritméticos es relevante para comprender los métodos utilizados por los estudiantes en sus procesos resolutorios y a su vez la comprensión de situaciones problemáticas cotidianas fuera del aula. Nesher y Katriel (1977) plantean tres categorías para la clasificación de los problemas aditivos, al igual que lo hace Heller y Greeno (1979), coincidiendo en que la clasificación estaría constituida por las categorías de cambio, combinación y comparación. Tres años más tarde Carpenter y Moser (1982) agrega una nueva categoría denominada igualación. En paralelo a estos trabajos Vergnaud (1982) plantea seis categorías semánticas que son denominadas de forma distintas a las planteadas, ya que se establecen en base a las relaciones entre las magnitudes involucradas y sus medidas. Hay un número considerables de investigaciones que intentan establecer la dificultad que existe en los problemas aditivos considerando las categorías semánticas y la posición del dato que se desconoce. Investigadores como Bermejo y Rodríguez (1987), Carpenter y Moser (1983), De Corte y Verschaffel (1985), Kintsch y Greeno (1985), Puig y Cerdan (1988). Riley, Green y Heller (1983) consideran que el orden de dificultad de las categorías semánticas para la estructura aditiva son cambio, combinación y comparación. Además analizan la influencia de la posición de la cantidad desconocida, siendo así que en los problemas de cambio en donde la cantidad final se desconoce resultan más fáciles de resolver, mientras que los más difíciles son aquellos en donde la cantidad desconocida 2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA es la inicial. Para los problemas de combinación, se aprecia mayor dificultad cuando se pregunta por una de las partes que cuando se hace a la cantidad total. Y los problemas que generan mayor dificultad para la categoría de comparación, son aquellos en que la cantidad desconocida es el referente. Complementando esta información Caballero (2005) determina que el orden de dificultad para las categorías, de menor a mayor, son las categorías de cambio, combinación, igualación y comparación. Para los problemas multiplicativos existe una mayor diversidad de clasificaciones, por lo que no se encuentran tan establecidas como para los problemas aditivos, pero si se puede apreciar un acuerdo en las categorías básicas. Autores que se han interesado en esto son: Caballero (2005), Castro (1991, 1994, 2001), Fishbein, Deri, Nello y Merino (1985), Huinker (1989), Luke (1988), Peled y Nesher (1988), Puig y Cerdan (1988), Schwarz (1981, 1988) entre otros. Vergaud (1983) clasifica los problemas multiplicativos en las categorías: isomorfismo de medidas, producto de medidas y proporción múltiple. Pero en 1991 estima conveniente acotar la clasificación que estableció ocho años atrás a dos grupos de problemas: isomorfismo de medidas y producto de medidas. Con respecto al primero de ellos divide los problemas en multiplicación, división para la búsqueda del valor unitario y división para la búsqueda de la cantidad de unidades. A cada una de estas clasificaciones las subdivide en 6 subclases según el tipo de valor numérico que está involucrado. Y respecto a la segunda categoría, el producto de medida, lo subdivide en 2 grupos: multiplicación y división. Cabe destacar que Vergnoud no incluye la categoría de comparación, la cual si forma parte de otras clasificaciones. Una clasificación de similares características es la que hacen Bell, Creer, Grimison y Mangan (1989), la cual está compuesta por dos categorías: problemas simétricos y no simétricos. Estos autores ponen especial atención en los problemas no simétricos determinando siete sub-categorías. Enfatizando en los aspectos semánticos de los problemas, Nesher (1988) establece categorías para los problemas multiplicativos, las cuales son: Mapping rule o regla de correspondencia, problemas de comparación multiplicativa y problemas de multiplicación cartesiana. Es importante hacer referencia que Nesher se diferencia de las dos clasificaciones anteriores para los problemas multiplicativos porque agregar la categoría de comparación. 3 Ángelo Otárola Sáez No podemos dejar de nombrar autores como Hendrickson (1986) quien clasifica los problemas multiplicativos en cuatro categorías: cambio, comparación, razón y selección. Carpenter, T., Fennema, E., Franke, M., Levi, L., & Empson, S. (1999) clasifica los problemas en tres categorías: problemas de agrupamiento y partición, problemas simétricos y problemas no simétricos. Y Castro (2001) quien propone clasificarlos como: problemas de proporcionalidad simple, producto cartesiano y comparación. Respecto a la dificultad de los problemas multiplicativos Castro (1994) determina tres ideas. Primero, que no hay un acuerdo sobre qué categoría es más fácil, Nesher (1988) dice que es la categoría de comparación, Hart (1981) y Brekke (1991) la adición repetida. Lo segundo es que se establece que el tipo de número es un variable importante que influye en la dificultad de este tipo de problemas, ya sea un número natural o un número decimal. Y la tercera, es que no hay un acuerdo si la dificultad de un problema se debe al tipo o a la enseñanza que se da a los estudiantes. Sobre dichos problemas, algunos autores afirman que la categoría de comparación es la que genera mayor dificultad entre los estudiantes, entre ellos se encuentran: De Corte y Verschaffel (1996), Fishbein, Deri, Nello y Merino (1985), Mulligan y Mitchelmore (1997). Pero los problemas de estructura aditiva y multiplicativa, por si solos, no representan la totalidad de los problemas aritméticos. Estas dos estructuras se delimitan a los simples, que se caracterizan por que los contiene solo una relación entre dos datos numéricos para obtener un resultado y que para su desarrollo se necesita solo una operación aritmética. Pero también existen aquellos que intervienen en más de una relación en el enunciado del problema, a éstos se le denomina problemas compuestos y para resolverlos se necesita utilizar al menos dos operaciones distintas o una misma operación varias veces. (Castro et al., 1998) Estos problemas compuestos son estudiados por autores como: Castro y Frias (2013), Nesher (1999), Nesher y Hershkovitz (1991, 1994), Nesher, Hershkovitz y Novotna (2003), Shallin (1985). Una de las forma de análisis de los problemas compuestos se hace en base a esquemas que consideran a los problemas como una constitución de dos esquemas simples. Estas ideas consideran que la definición del problema compuesto no está basada en las cuatro operaciones aritméticas, sino más bien en los esquemas simples que se conforman por tres cantidades. Así, los tres esquemas posibles para los aritméticos de dos etapas son: jerárquico, compartir el todo y compartir una parte. 4 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 3. OBJETIVO DE LA INVESTIGACIÓN En términos generales, los problemas simples y compuestos han sido estudiados en España con estudiantes que no superan los doce años de edad. Debido a lo anterior es que no se conoce con claridad cuanto del conocimiento adquirido en base a los problemas simples y compuesto se mantiene en cursos superiores de secundaria. Considerando los antecedentes anteriores, para este trabajo investigativo se ha realizado un estudio con estudiantes de tercer año de educación secundaria obligatoria, por medio de un instrumento que pretende determinar los significados que le otorgan a las operaciones algebraicas de adición y multiplicación. Su realización se ha adecuado a los contenidos matemáticos que han tratado los estudiantes, fuera de un contexto evaluativo y sin conocimiento previo de los sujetos. Considerando su finalidad, la presente investigación, es un estudio exploratorio y descriptivo, que aspira a analizar la capacidad para dotar de significado las operaciones algebraicas de adición y multiplicación que ponen de manifiesto un grupo de alumnos de secundaria a través de la invención de problemas. Para la construcción del instrumento, se tuvo en consideración la presencia de las operaciones algebraicas, es decir, si se encuentra determinada operación algebraica o si están ambas. Además se tomó en cuenta a los elementos que constituyen los procesos operatorios y su ubicación, que para esta investigación han sido las expresiones algebraicas y escalares. El objetivo general que persigue esta investigación es el siguiente: “Explorar y describir los significados de las operaciones algebraicas de adición y multiplicación que ponen de manifiesto un grupo de estudiantes de la educación secundaria obligatoria, a través de la invención de problemas” Este objetivo general se concreta en los siguientes objetivos específicos: 1. Delimitar los tipos de operaciones algebraicas que se estudiarán en la presente investigación. 2. Distinguir entre enunciados contextualizados y no contextualizados, inventados por un grupo de estudiantes de la educación secundaria obligatoria. 5 Ángelo Otárola Sáez 3. Distinguir los significados de las operaciones algebraicas de adición y multiplicación, que le otorgan a los enunciados contextualizados inventados por estudiantes de la educación secundaria obligatoria. 6 CAPÍTULO 2: MARCO TEÓRICO 1. CATEGORÍAS SIMPLES SEMÁNTICAS PARA LOS PROBLEMAS Puig (1988) plantea que los problemas aritméticos se clasifican según el número de etapas necesarias para su resolución, Se puede distinguir entre problemas de una etapa, cuando se necesita solo una operación para resolverla y aquellos de más de una etapa, si las operaciones necesarias para su resolución son más de una. Cuando estamos en presencia del primer caso, se denominan problemas simples. 1.1 CATEGORÍAS SEMÁNTICAS DE LA ESTRUCTURA ADITIVA Heller y Greeno (1978) realizan un trabajo sobre el procesamiento semántico de los problemas verbales, distinguiendo tres esquemas que representan estructurales alternativas de información cuantitativa relativas a problemas aditivos y de sustracción. Este trabajo se relaciona con lo realizado por Nasher y Katriel (1977), en donde se utiliza esta clasificación, aunque con nombres distintos, para estas categorías. Las categorías plateadas son las de cambio, combinación y comparación. 1.1.1 ESTRUCTURA SEMÁNTICA DE CAMBIO Los problemas verbales, que son parte de esta categoría, se caracterizan por tener relaciones aditivas en contextos de secuencias temporales de sucesos, por lo que se puede diferenciar tres momentos diferentes. En primer lugar, se tiene una cantidad inicial, posteriormente se hace una acción que implica un cambio de valor, bien sea de aumento o disminución, y una cantidad final resultante. Dependiendo del tipo de acción que se realice, así como la identidad de la cantidad desconocida, permiten discernir la operación matemática necesaria para la resolución del problema en cuestión. Si consideramos que la acción a la cual se es sometida la cantidad inicial y que se debe tener conocimiento de dos de las cantidades que están contenidas en el enunciado del problema (datos numéricos), mientras que la otra cantidad es el objeto de pregunta del problema (la incógnita), se pueden tener seis problemas de cambio. Para apreciar cómo se conforman estas seis posibilidades ver Anexo VII, apartado 1. Vergnaud (1991) plantea una clasificación para relaciones aditivas. En este sentido, en la estructura aditiva, se plantea seis grandes categorías. En un contexto comparativo Castro y Rico (1992) plantean una equivalencia entre varias de estas categorías con las que tiene 7 Ángelo Otárola Sáez la clasificación semántica. Estableciendo que la categoría de cambio es equivalente a la categoría Estado – Transformación – Estado. En el mismo trabajo de Vergnaud, se le entrega una gran importancia a los diagramas y esquemas para la compresión de los problemas en toda su esencia. Para esto, crea un sistema simbólico que permite apreciar el tipo de problema a tratar de forma simplificada, debido a que el lenguaje natural no posee todo el simbolismo necesario para los tratamientos de información necesaria en los planteamientos de problemas. Así: “El lenguaje natural es el medio esencial de representación y de identificación de las categorías matemáticas, pero no posee, tanto como los diagramas, las fórmulas y las ecuaciones, el iconismo indispensable para la selección y el tratamiento de las informaciones y las relaciones pertinentes” (Vergnaud, 1990, pp. 20) Por esta razón, es que se hace necesario que las categorías semánticas tengan un lenguaje simbólico tratado como esquemas. En el caso específico de la categoría de cambio, planteamos el esquema utilizado por Vergnaud, que esta descrito en base al siguiente ejemplo. Ejemplo 1: Paul tenía 7 bolas antes de jugar. Él tiene ganado 4 bolas. Él tiene ahora 11. 7 y 11 son unos números naturales; +4 es un número entero. Figura 1: Esquema gráfico de Vergnaud para la categoría de cambio. Ecuación correspondiente: 7 + (-4) = 3 Donde los esquemas y representaciones son los siguientes: Tabla 1 Simbología para el esquema gráfico de Vergnaud de la categoría de cambio. Símbolo Nombre Definición El rectángulo Un número natural 8 MARCO TEÓRICO Un círculo Un número entero La flecha horizontal Una transformación o de la relación, es decir, la composición de elementos de diferente naturaleza 1.1.2 ESTRUCTURA SEMÁNTICA DE COMBINAR Se caracteriza por ser una relación estática existente entre un conjunto total y dos subconjuntos disjuntos cuya unión sea el conjunto total. Son estáticas cuanto no cambian con el transcurso del tiempo, tal como se apreciaba en los problemas de cambio. Así la pregunta puede estar enfocada al todo o acerca de una de las partes, con lo que hay dos tipos de problemas que combinar: el primero donde se conoce el tamaño de los dos subconjuntos y se pide el tamaño de la unión, y el segundo donde se conoce uno de los subconjuntos y su unión y se pide el tamaño del otro subconjunto. Esta categoría coincide con la que Vergnaud denomina “composición de dos medidas” o también conocida como Parte – Parte – Todo. El esquema gráfico que utilizaremos para la categoría de la estructura semántica de combinar es obtenido de Castro (2001), en desmedro del esquema de Vergnaud, esto considerando que tiene una idea gráfica más clara sobre lo que plantea esta categoría. Figura 2. Esquema gráfico de Carlos Maza en Castro (2001) para la categoría de cambio. 1.1.3 ESTRUCTURA SEMÁNTICA DE COMPARACIÓN En esta categoría se considera un relación estática de los elementos involucrados, al igual que en los problemas de combinación, por lo que no hay implícita una acción. Ésta comparación se lleva a cabo entre dos cantidades que se dan simultáneamente y no corresponden a dos conjuntos incluidos en un todo (con lo que se diferencian de los de combinación). 9 Ángelo Otárola Sáez Puig (1988), respecto a las cantidades presentes en el problema, las denominan cantidades de referencia, cantidad comparada y diferencia; la cantidad comparada aparece a la izquierda de expresiones como “más que” o “menos que” y la cantidad de referencia a su derecha. Considerando que el sentido de la comparación puede ser más o menos y que se puede preguntar por cualquiera de las tres cantidades, el número de problemas de comparación posibles son seis. (Ver Anexo VII, apartado 1) Esta categoría es equivalente con la categoría de Vergnaud denominada “relación estática entre medida”. El esquema gráfico que utilizaremos para la categoría de la estructura semántica de comparación también ha sido extraído de Castro (2001), por los mismos argumentos entregado en la categoría anterior. Para este caso utilizaremos un ejemplo donde la diferencia es la cantidad desconocida: Pedro tiene siete lápices y Carmen tiene cinco lápices. ¿Cuántos lápices tiene pedro más que María? Figura 3. Esquema gráfico de Carlos Maza en Castro (2001). Ecuación correspondiente: 5+x=7 Como ya habíamos dicho anteriormente, los problemas de este tipo comparten con los de combinar su carácter estático, pero en estos últimos las relaciones se establece entre conjuntos, mientras que en esta categoría, se establece entre cantidades, de manera que aquellos que eran relaciones de inclusión entre conjuntos, pasan a ser relaciones entre cantidades. Con respecto a las expresiones “menos que” y “más que”, estas aparecen en un contexto de “tener”. En otras situaciones como edades, precios, distancias, etc., provoca que sea más complicado pues hay parejas de palabras que expresan las relaciones de comparación en sentidos opuestos, las cueles pueden añadirse al esquema básico “más que” o “menos que”. Por ejemplo, cuando se tratan problemas de edades se pueden apreciar expresiones como: “más joven que”, “menos joven que”, “más viejo” o “menos viejo que”. Situación que provocaría duplicar la cantidad de problemas en esta categoría, pero estas cuatro posibilidades pueden formar dos parejas que son equivalente, donde 10 MARCO TEÓRICO “más joven que” equivale a “menos viejo que” y “menos joven que” equivale a “más viejo que”. (Puig, 1988) 1.1.4 ESTRUCTURA SEMÁNTICA DE IGUALACIÓN Las tres categorías presentadas anteriormente, son consideradas como categorías básicas y algunos autores, como Carpenter y Moser (1983), agregan una cuarta categoría, los problemas de igualación. Los problemas que son considerados como igualación se caracterizan porque hay en ellos una comparación entre las cantidades que aparecen establecidas, por medio del comparativo de igualdad “tantos como” (Puig, 1988). Aunque esta categoría se considerada como una categoría híbrida de las de cambio y de comparación, donde los problemas demandan la acción que hay que realizar sobre una cantidad para hacerla igual a otra. Debido a que la estructura básica para este tipo de problemas es la de comparación, están presente, en esta clasificación, los tres tipos de cantidades de la clasificación anterior, que son: referente, comparado y diferencia. Por supuesto la incógnita puede ser cualquiera de ellos, pero hay otro aspecto que se debe tomar en consideración y es el sentido de cambio. Este sentido de cambio puede ser en más o en menos, según el tipo de relación que exista entre las cantidades de referencia y comparada, por lo que surgen seis tipos de problemas de igualación. (Ver Anexo VII, apartado 1) El esquema gráfico que proponemos en esta categoría, mantiene el lenguaje de los esquemas anteriores. Debido a que la categoría de igualación tiene como base la comparación entre elementos, por lo que se mantendrá el esquema de esta categoría, pero para diferenciarlo del anterior, se utilizará en este caso de forma vertical. Como ya habíamos dicho antes, esta categoría se caracteriza por tener una acción de cambio. Por lo cual, se ha decido agregar una flecha hacia el sentido de cambio que propone el problema. Con esto se hace un guiño a la simbología utilizada en la categoría de cambio donde es este símbolo el que representa a la acción. Pedro tiene siete lápices y Carmen tiene cinco lápices. ¿Cuántos lápices hay que dar a Carmen para que tenga los mismos que Pedro? 11 Ángelo Otárola Sáez Figura 4. Esquema gráfico para la ecuación 5 + x = 7. Categoría de igualación. 1.2 CATEGORÍAS SEMÁNTICAS DE LA ESTRUCTURA MULTIPLICATIVA Dentro de la estructura multiplicativa existen diversas clasificaciones, las cuales presentan más o menos diferencias entre ellas, pero hemos descrito aquella que es la más usada y que genera mayor aceptación. La estructura multiplicativa tiene menos divergencia de interpretaciones para el desarrollo de una clasificación de los problemas. Las categorías semánticas de la estructura multiplicativa de Nesher (1988) tienen una concordancia alta con lo planteado con Vergnaud (1991). Los problemas simples de estructura multiplicativa pueden contextualizarse en situaciones de proporcionalidad simple, comparación y producto cartesiano, por lo que se puede encontrar problemas de distinta dificultad. Por supuesto, en cada una de las situaciones hay que distinguir entre problemas, según cuál sea la cantidad desconocida y la relación que subyace entre éstas. 1.2.1 PROPORCIONALIDAD SIMPLE Nesher llama a esta categoría regla de correspondencia, Bell la denomina como problemas de razón y Vergnaud isomorfismo de medida. Pero utilizaremos la denominación entregada por Castro (2001), puesto que al denominarla como proporcionalidad simple es un lenguaje más compresible por una comunidad no tan especializada y que entrega la posibilidad de tener una noción a que tipos de problemas se hace referencia al momento de observar el nombre de ésta categoría. Este tipo de problemas involucran una proporcionalidad simple directa entre dos espacios de medida. En los enunciados que plantea, se puede apreciar que aparece una proporción y otra que expresa la regla de correspondencia entre los espacios de medida. Se puede encontrar en los enunciados expresiones como: “cada” o “por”. Lo que da lugar a distintas formulaciones. Los problemas que se pueden apreciar son de repartos iguales (personas y objetos), precios constantes (bienes y costros), movimiento uniforme (espacio y 12 MARCO TEÓRICO velocidad), densidades constantes a lo largo de una línea (árboles y distancias), en una superficie o en un volumen, entre otros. Para una representación más cómoda de los problemas de esta categoría, utilizaremos lo propuesto por Vergnaud quien hace uso de las tablas de correspondencia: 𝑀1 𝑀2 𝑥 𝑦 = 𝑓(𝑥) 𝑥’ 𝑦 ′ = 𝑓(𝑥 ′ ) Figura 5. Tabla de correspondencia para la proporcionalidad simple. Para esta clasificación se considera los problemas de regla de tres, que aunque son problemas de más de una etapa, tienen desde el punto de vista de Vergnaud, la misma estructura. Además se incluyen una sub-categoría de multiplicación y dos de división. (Ver Anexo VII, Apartado 2) 1.2.2 COMPARACIÓN MULTIPLICATIVA Los problemas de comparación multiplicativa se caracterizan porque hay una función escalar que se utiliza para hacer una comparación entre dos cantidades extensivas del mismo tipo de magnitud. En los enunciados más típicos aparece una proposición que es una descripción existencial, como en el isomorfismo de medida, y otra que expresa la regla de asociación para comparar la cantidad. Los enunciados se caracterizan por tener expresiones que hacen referencia a términos comparativos, frases como: “veces más que”, “veces menos que” y “tantas veces como”. En este tipo de problemas intervienen una cantidad referente, una cantidad comparada y un escalar. Por lo que se pueden encontrar tres tipos de problemas: - Problemas de referido o comparado desconocido. - Problemas de referente desconocido. - Problemas de escalar desconocido. Considerando la variable anterior junto con la de tipo de enunciado, surgen 9 formulaciones distintas de problemas de comparación de multiplicar o dividir. El esquema propuesto para esta categoría más tres ejemplos se pueden ver en Anexo VII, apartado 2.1. 13 Ángelo Otárola Sáez 1.2.3 PRODUCTO CARTESIANO Este tipo de problemas involucra tres magnitudes 𝑀1 , 𝑀2 y 𝑀3 de tal manera que uno de ellos es el producto cartesiano de las otras dos: 𝑀1 ∙ 𝑀2 = 𝑀3 Este producto permite representar una serie de problemas relacionados con volúmenes o trabajo, áreas, productos cartesianos de conjuntos discretos conjuntos discretos, algunos conceptos físicos, también los problemas combinatorios, entre otros. Debido a que en este caso la multiplicación es semánticamente conmutativa y según el tipo de operación involucrada se puede apreciar dos tipos de problemas según Vergnaud (1991). Multiplicación: encontrar la medida-producto cuando se conocen las medidas elementales. División: Encontrar una de las dos medidas elementales cuando se conoce la otra y la medida del producto. Para la representación de esta categoría hemos elegido una representación cartesiana ya que según Castro (1991): “Su forma general es una relación ternaria entre tres cantidades una de las cuales está definida como un par ordenado cuyas componentes son las otras dos cantidades. Por ello la forma más natural de representar esta relación ternaria es mediante una representación cartesiana.” (Castro, 1991, pp. 92) Así, los dos esquemas serían: Multiplicación División Figura 6. Esquemas gráficos de las subcategorías de los problemas de producto cartesiano. 14 MARCO TEÓRICO 2. ESQUEMAS DE REPRESENTACIÓN PARA LOS PROBLEMAS COMPUESTOS DE DOS ETAPAS. Existen un gran número de problemas aritméticos que pueden ser catalogados en la estructura aditiva o multiplicativa, a estos los llamamos problemas simples. Estos problemas intervienen una sola relación ternaria, donde Nesher y Hershkovitz (1991) distinguen tres componentes: Dos componentes completas que suministran información numérica en forma de datos. Una componente en forma de pregunta. Pero no todos los problemas aritméticos escolares forman parte de estas estructuras. Generalmente se pueden hallar problemas que tienen una combinación de operaciones que no necesariamente pertenecen a solo una de estas estructuras lo que se denomina problemas complejos. Los problemas que en sus procesos resolutorios poseen una combinación de estas dos estructuras, como mínimo, deben ser resueltos en dos pasos. Para esto es necesario hacer una caracterización de los problemas de dos etapas, considerando las relaciones y esquemas internos. Nesher y Hershkovitz plantean que la combinación de dos estructuras da lugar a esquemas de dos pasos y lo que conecta a estos dos esquemas simples es una componente latente (L). Considerando esto, distinguen tres esquemas compuestos de dos relaciones. Figura 7. Esquemas compuestos de dos relaciones según Nesher y Hershkovitz (1991, 1994) Para los tres esquemas compuestos Jerárquicos (J) de dos pasos planteados por Nesher y Hershlovirtz hay tres componentes que son considerados, un componente implícito que cumple una función de conector entre las estructuras simples, y un componente desconocido el cual es lo que se debe hallar. 15 Ángelo Otárola Sáez 2.1 NOCIÓN DE NODO Bajo la idea de Nesher y Hershlovirtz, para esquematizar los problemas compuestos de dos pasos, existe un elemento que es relevante en el esquema, debido a que cumple un rol de conector entres dos esquemas simples, ese rol lo cumple el componente latente, es un elemento que forma parte de los dos esquemas simples. Figura 8. Componente latente Para este caso se dice que hay presencia de un nexo o nodo entre las dos estructuras simples y debido a la presencia de éste en ambos se logra formar un esquema compuesto. Así, en un problema compuesto existe una cantidad que interviene simultáneamente en las dos estructuras simples. Por lo tanto, la única cantidad que conecta estas dos estructuras, es la cantidad latente. Pero cabe destacar que el nodo no implica ser una cantidad latente y tampoco que esta sea la única cantidad que cumpla esa condición. Además, este nexo tiene la posibilidad de ser un dato explícito en el enunciado. Y otra característica que tiene los elementos considerados bajo la condición de nodo en los problemas de dos estructuras es que pueden ser conectadas por dos nodos. Para los problemas de dos nodos y sus respectivos esquemas, ver Anexo VII, apartado 3. 3. INVENCIÓN DE PROBLEMAS Existen diversos significados que se le otorgan a la invención de problemas dados por varios autores. Por ejemplo, Kilpatrick (1987) lo denomina como formulación de problemas, mientras que Brown y Walter (1990) se refieren a este como plantear problemas, y por otro lado Silver (1994) lo considera como generación de problemas. Es por esta diversidad de términos, que hemos decidido remitirnos a la Real Academia de la Lengua Española, específicamente en su diccionario de la edición 22º, además del diccionario de uso español de Marta Moliner, para determinar las diferencias que existen entre los conceptos que se remiten a la invención de problemas: - Enunciar: exponer el conjunto de datos de un problema. 16 MARCO TEÓRICO - Formular: dar forma a algo valiéndose del lenguaje hablado o escrito. - Inventar: encontrar una manera de hacer una cosa nueva, desconocida antes, o una nueva manera de hacer algo. - Plantear: proponer, suscitar o exponer un problema matemático, un tema, una dificultad o una duda. - Proponer: hacer una propuesta. Existen diferencias entre cada una de las definiciones, a pesar de que son muy similares entre sí. Para esta investigación se ha decidido utilizar la expresión de inventar, considerando que es una expresión más cotidiana, en desmedro de otras que pueden generar confusión entre los estudiantes o que estén más cerca de una jerga especialidad. Pero para el desarrollo del presente trabajo de fin de master, se hará uso de las otras definiciones, como sinónimos para no redundar con el uso de solo una expresión verbal que es la más pertinente. Compartimos la visión que tiene Koichu y Kontorovich (2012) en la recopilación bibliográfica de Fernandez (2013), quienes considera a la invención de un problema matemático como el proceso mediante el cual los estudiantes construyen sus propias interpretaciones de situaciones concretas y las formulan como problemas matemáticos con significado. El inventar problemas no es una acción sencilla, se considera como actividad que involucra mucho conocimiento y niveles altos de relación entre los conceptos. Esto porque implica la construcción del conocimiento matemático aplicándolo en forma adecuada. Con respecto a esto E. Castro expresa que: “Se considera que cuando un individuo inventa un problema ha alcanzado niveles de reflexión complejos, por tanto ha llegado a una etapa de razonamiento que hace posible la construcción de conocimiento matemático. Este hecho hace que la formulación de problemas aporte grandes beneficios a la enseñanza-aprendizaje de las matemáticas.” (Castro, 2011, pp. 1) Justamente, como se refiere la autora, la invención de problemas genera grandes beneficios a la enseñanza-aprendizaje de las matemáticas. Esta misma investigadora destaca seis beneficios. Primero, permite un incremento del conocimiento matemático, 17 Ángelo Otárola Sáez respecto a esto se refieren autores como Davidson y Pearson (1988), quienes plantean que la invención de problemas permite leer y examinar los datos involucrados y pensar críticamente. Un segundo beneficio es que ayuda a la motivación del estudiantado, en esta postura se encuentran autores como Akay y Boz (2010) quienes proponen usar como una herramienta que aumenta la motivación de los alumnos. Otro aspecto positivo que se le asocia a la invención de problemas es que permite disminuir los niveles de ansiedad que les provoca las matemáticas a los estudiantes, Moses, Bjork y Goldenberg (1990) sostiene que esta actividad reduce el miedo y preocupación que tiene los estudiantes hacia la matemática. Silver, Mamona-Downs, Leung y Kenney (1996) comparten la idea de que la invención de problemas disminuye los errores matemáticos habituales que comenten los alumnos, ya que se debe seleccionar la información a utilizar, considerándolo como otro beneficio que otorga esta actividad. El quinto factor positivo es el de la creatividad que ponen de manifiesto en la invención de problemas los estudiantes. Ellerton (1986), en un estudio que sea realiza con dos grupos de estudiantes entre 11 y 13 años, a los que les propone inventar problemas, difíciles de resolver para otro estudiante de su edad, aprecia una relación entre la habilidad de proponer problemas y los niveles de creatividad de los alumnos. Y el sexto beneficio que se le adjunta a la invención de problemas es una función evaluadora, permitiendo conocer las habilidades y conocimientos matemáticos que tienen los estudiantes. Para este trabajo nos remitiremos al último beneficio el cual es considerar la invención de problemas como una herramienta evaluadora del conocimiento de los estudiantes y sus formas de razonar. 3.1 COMO HERRAMIENTA EVALUADORA Existe una multiplicidad de investigaciones que han utilizado la invención de problemas como una herramienta evaluadora del conocimiento o habilidades que poseen los estudiantes de diversos niveles educativos. Cobo, Fernández y Rico (1986), hacen un trabajo pensado en evaluar el uso que hacen los estudiantes de los números en un contexto de invención de problemas. Respecto a la invención de problemas, la investigación se caracterizó por que los planteamientos debían estar en un contexto real, que fuera alejado del contexto escolar, propuesto por ellos y que permitieran la identificación de las diferentes estrategias que usaban los estudiantes. 18 MARCO TEÓRICO También con alumnos, Cázares, Castro y Rico (1998), desde situaciones semiestructuras de compraventa analizan los problemas inventados, determinando cuatro niveles de desarrollo evolutivo de la competencia aditiva: ausencia de enunciado, enunciado simple de estructura aditiva, enunciados de problemas de estructura multiplicativa y operatividad de los problemas aritméticos escolares. Con el fin de indagar en los procesos del pensamiento aritmético de estudiantes de educación primaria, Ayllón (2012) hace uso de la invención de problemas. Bajo una situación semiestructurada estudia las concepciones de problemas, también analizando los tipos de enunciados planteados en base a la coherencia que tienen, la estructura operatoria y el número de etapas. Al igual que la autora anterior, Luque (2004) utiliza la invención de problemas como una herramienta evaluadora del conocimiento, en cual analiza la compresión de las fracciones y sus operaciones con estudiantes de secundaria, en este trabajo se les solicitaba a los estudiantes que los problemas se restringieran a la estructura aditiva. Fernandez (2013) también investiga con estudiantes de secundaria en su memoria de tercer ciclo, indagando sobre los significados que le dan los alumnos al simbolismo algebraico, en base a un instrumento que constaba de una serie de ecuaciones y sistemas de ecuaciones, y a partir de estas los estudiantes debían inventar problemas. El estudio permitió caracterizar las tareas que fueron más difíciles para los estudiantes y la capacidad de dotar significado a expresiones simbólicas. Trabajando con ciento veinte estudiantes de secundaria con talento matemático, Kwek y Lye (2008), describen como un grupo de docentes investigadores implementan tareas de invención con los sujetos. El desempeño de los escolares fue analizado a la luz de la complejidad de los problemas planteados. Los resultados iniciales mostraron que el estudio realizado con el uso de la invención de problemas, no solo entrega la oportunidad a los estudiantes de demostrar que ellos saben, sino que además, pueden hacer con su conocimiento matemático; asimismo permite al profesor observar patrones en el aprendizaje y pensamiento matemático de los estudiantes, siendo una excelente herramienta para evaluar estos aspectos. También con estudiantes con talento matemático, Espinoza (2011), propone en su trabajo investigativo que los alumnos inventen problemas aritméticos a partir de dos situaciones, 19 Ángelo Otárola Sáez la primera era por medio de una imagen y la segunda era una situación expresada en forma escrita. Además se les solicita a los estudiantes que el problema aritmético inventado sea difícil de resolver desde la apreciación de los alumnos. Así, la invención de problema es utilizada como una herramienta evaluadora de las capacidades que tienen los estudiantes considerados con talento matemático. Igualmente usando la invención como herramienta evaluadora, Leung y Silver (1997), realizan una prueba basada en la invención de problemas para apreciar el comportamiento de sesenta y tres futuros profesores de primaria. A partir de los resultados se analizaron su conocimiento matemático y creatividad verbal. De los resultados obtenidos se destaca que los problemas aditivos inventados estaban significativamente conectados al conocimiento matemático, pero no a la creatividad. Ayllón (2004), también hace un estudio con futuros profesores de primaria en una tarea en la que se les solicitaba inventar tres problemas aritméticos, en que los datos de un problema debían acotarse al conjunto de los números naturales, en otro al de los enteros y el último al de los racionales. Esta actividad le permitió obtener información acerca de los conceptos numéricos, las capacidades sobre la aritmética y el sentido numérico que tenían los sujetos. Respecto a las producciones inventadas, los maestros planteaban problemas aditivos y multiplicativos, tanto de una etapa como dos etapas, pero hay mayor preferencia por los problemas aditivos que se resuelven en más de una etapa. En un proyecto evaluativo que busca ayudar a los profesores de aula en la implementación de una evaluación integral de la instrucción, Lin (2004) plantea diseñar tareas sobre la invención de problemas para entender el aprendizaje matemático de los estudiantes, estableciendo cuatro categorías de tareas generadas por los profesores: frases numéricas, representaciones pictóricas, lenguaje matemático y recopilaciones de soluciones por parte de los estudiantes en clase. Cada uno de los trabajos considera la invención de problemas como una herramienta efectiva para evaluar distintos aspectos del conocimiento y habilidades de determinados sujetos. Pero su aplicación debe tener en consideración ciertas cuestiones para que sea llevado a cabo de manera adecuada y cumpla con los objetivos trazados. 20 MARCO TEÓRICO 3.2 MÉTODOS PARA LA INVENCIÓN DE PROBLEMAS Al realizar una actividad de invención de problemas se debe tomar en cuenta los posibles métodos para su aplicación y las implicancias de los mismos. Por método, compartimos la idea que plantea Castro, expresada en su recopilación bibliográfica sobre la invención de problemas y sus ámbitos investigativos: “Entendemos aquí por métodos a las diferentes formas de enfrentar a los estudiantes a la tarea de proponer problemas. Por lo general se persiguen que sean formas eficaces para el desempeño de la misma. A veces el método consiste en proponer problemas cambiando el ámbito, las condiciones asignadas, las variables concernientes o la estructura de un problema dado. Otras veces, partiendo de representaciones dadas, historias presentadas, situaciones de la vida real, operaciones proporcionadas o alguna exigencia determinada.” (Castro, 2011, pp. 1) Uno de esos métodos es a partir de la vida real, al respecto Kochen, Brade y Brade (1976) diseñan un modelo con el que desean explicar cómo las matemáticas son aplicables cuando los sujetos se deben desenvolver en situaciones cotidianas y para aquellas circunstancias, se solicita la formulación de un problema. El modelo está constituido por tres partes: Cuando el sujeto se enfrenta ante una situación cotidiana que le genere un conflicto, esto lo incita a crear un enunciado que puede ser representado de forma escrita u oral, y/o evidenciado a través de un comportamiento. La persona convierte la situación en un problema matemático mediante sus conocimientos. Para que le sea más sencillo encontrar la solución, se divide en subproblemas, haciendo la resolución inmediata de esta manera. Este modelo permite salir de las situaciones problemáticas que se limitan al aula, permitiendo generar situaciones idóneas para la aplicación de la matemática. Para este tipo de escenario, en el cuál se deben proponer tareas de problemas a partir de una situación cotidiana, Moses, Bjork y Goldenberg (1990) destacan que las actividades propuestas deben estar en un contexto matemático familiar, además entregan algunas recomendaciones para ser consideradas en las actividades como: la clase de información que proporciona el problema, qué tipo de información permanece desconocida (y 21 Ángelo Otárola Sáez requerida) y qué tipo de restricciones están implicadas en la respuesta. Todo esto forma parte de uno de los cuatro principios planteado por los autores, el segundo de estos principios propone que los estudiantes se deben sentirse en confianza para la invención de problemas en un ambiente que sea adecuado para generar esta situación. Otro principio, es que el profesor se debe encargar de animar a los estudiantes a plantear nuevos problemas, y el cuarto principio es que el profesor sea quien propicie en el alumnado la idea de dominio de un contenido. Cázares (2000) plantea dos posibles aproximaciones a la invención de problemas: La primera son los problemas inventados a partir del contacto que tiene el individuo con su medio. La invención se realiza antes de cualquier procedimiento de resolución. Y la segunda, es realizarlo dentro del proceso de resolución de un problema. Otro aspecto a destacar de este autor es la estrategia utilizada para llevar a cabo la invención de problemas de los catorce estudiantes de primaria que formaban parte de su estudio, a los cuáles se presentaron varias tarjetas con diferentes ilustraciones relacionadas con el contexto de los sujetos y después de una selección de alguna de las tarjetas debían enunciar los problemas. Para determinar el momento adecuado para la aplicación del proceso invención de problemas se puede tomar como referencia la resolución de problemas, considerando esta idea, Silver (1995), plantea que los problemas se pueden enunciar anteriormente a la solución, en momento de la solución y después de la solución de un problema dado. Por otro lado, Brown y Walter (1993), plantean la formulación de problemas en dos partes, una llamada aceptación y la otra exigencia del problema dado. En ésta última etapa se pueden generar nuevos problemas, a partir de los que han sido planteados. Desde de estas ideas se genera la estrategia que denominan “what if not?” que consiste en cambiar las condiciones y restricciones de un problema para poder plantear nuevos problemas en forma sistemática. Justamente English (1997) hace uso de la estrategia “What if not?” en un estudio con niños de primaria en el cual expresa que los estudiantes necesitan una base de conocimiento que les dé la posibilidad de enfrentarse a las actividades cognitivas que implica la invención de problemas, por lo que propone que un estudiante debe comprender qué es un problema, reconocer su estructura e identificar estructuras similares que le permitan inventar. 22 MARCO TEÓRICO Para estudiar el conocimiento y las habilidades matemáticas de los estudiantes, Stoyanova (1998), determina tres categorías de experiencia para el planteamiento de problemas. Una de ella es a partir de situaciones libres en que los estudiantes no tienen restricción para formular, la segunda toman como base para la invención situaciones semi-estructurada, se debe enunciar problemas con alguna similitud a otros dados o se le da alguna exigencia y la última categoría donde se considera que los problemas se reformulan o se cambia alguna condición de un problema dado. Otra clasificación es la que presenta Santos (2001), quien pone su atención en los profesores y entrega cuatro estrategias para comenzar a generar problemas con los estudiantes: Estrategia espontánea: desde una situación que sea significativa para los alumnos se dará inicio a un debate sobre ésta, lo que dará paso a un proceso de problematización. Estrategia de tema generativo: se le da la posibilidad a los estudiantes que seleccionen un tema que sea de su interés y desde ésta investigan acerca de los datos que se relacionan con la temática. Estrategia de incentivo: es el profesor quien determina la temática a tratar, y posteriormente, se debe motivar a los estudiantes para que realicen preguntas que estén relacionadas con el tema. Estrategias de analogía: comenzando de un problema conocido, los estudiantes deben presentar problemas que tengan características similares respecto al problema inicial. Y una clasificación en base a la información que se les entrega a los estudiantes cuando se les da una tarea de invención de problema, es la que entregan Christou, Mousoulides, Pittalis, PittaPantazi y Sriraman (2005), la que consta de cinco categorías: Solamente se requiere que el estudiante proponga problemas (Situación libre). Que proponga un problema que responda a una respuesta dada. Que la formulación de un problema a partir de una información específica. Proponer problemas teniendo en consideración una situación. Inventar problemas que se pueden resolver con un cálculo dado. 23 CAPÍTULO 3: METODOLOGÍA 1. TIPO DE INVESTIGACIÓN Los significados que le dan a las operaciones aritméticas de adición y multiplicación han sido largos y fuertemente estudiados desde la década de los ochenta, como queda de manifiesto en el primer capítulo de esta memoria. Se lograron establecer categorías de análisis bajo el enfoque semántico, incluso proponiendo categorías semánticas que son más fáciles o difíciles que otras. Buena parte de estos estudios, en lo que concierne a España, han sido realizados con estudiantes de primaria. Por lo que esta etapa básica de conocimiento aritmético ha logrado un nivel alto de estudio, mientras que en los cursos de secundaria, los estudiantes deben continuar enfrentándose a los problemas pero que, en una nueva etapa, involucra un conocimiento algebraico. Considerando el conocimiento que tenían en primaria, pretendemos explorar y describir cuáles son los significados que le otorgan a las operaciones algebraicas de adición y multiplicación en la educación secundaria, como ya hacíamos referencia en el apartado 1.3. Considerando a Hernandez, Fernandez y Baptista (2008), la investigación que se presenta es un estudio exploratorio, ya que se examina un problema de investigación poco estudiado y dada la revisión de la literatura consultada, involucra aspectos que no han sido abordados con anterioridad. Para el marco teórico se consideró las categorías semánticas para los problemas simples y compuestos, además de los aspectos más relevantes acerca de la invención de problemas, considerando los objetivos trazados. Esta investigación se ha diseñado con la intención de recoger información acerca de los significados otorgados a las operaciones algebraicas de adición y multiplicación por un grupo de estudiantes de secundaria, que se basan en datos y evidencias de carácter empírico, que permitirá concluir acerca de cuáles son los significados de las operaciones adición y multiplicación que conservar los estudiantes en secundaria. La investigación es descriptiva (Hernandez et al., 2008), ya que se pretende describir como los estudiantes le dan significados a las operaciones algebraicas de adición y multiplicación. La muestra es intencional, debido a la disponibilidad existente, por lo que no se pretende generalizar los resultados, sino que ahondar acerca de un contexto específico. Con respecto al instrumento de recogida de datos, se ha considerado 24 METODOLOGÍA experiencias de problemas que involucran las operaciones aritméticas de adición y multiplicación; y que para su construcción se realizó entre el investigador y el tutor Dr. Enrique Castro. Y respecto a los resultados, se han analizado en base a las categorías semánticas de cada una de las operaciones involucradas. 2. SUJETOS DE ESTUDIO En esta investigación se ha considerado una muestra de estudiantes que forman parte del sistema educativo español pertenecen 3º año de la educación secundaria obligatoria. De los estudiantes de la muestra, cincuenta y ocho pertenecen al “Instituto de Enseñanza Secundaria Cartuja de Granada” y veinte forman parte del “Colegio Concertado San José”, ambos establecimientos educacionales se ubican en el Barrio de Cartuja, Distrito Norte, Granada; durante el curso 2013/2014. Los cincuenta y ocho estudiantes pertenecientes al I.E.S Cartuja forman parte de los 3 cursos de 3º ESO que tiene el instituto y fueron los estudiantes que asistieron el día asignado por el director del establecimiento, sin previo conocimiento de los escolares. Mientras que de los veinte alumnos que forman parte del Colegio Concertado San José pertenecen a los dos cursos de 3ª ESO que aporta el establecimiento y fueron los alumnos que puso a disposición la directora del establecimiento en el día designado para llevar a cabo la recogida de datos. Los niveles económicos de las familias pertenecientes a este barrio, en el cual se ubican los dos centros educativos, son de nivel bajo, al igual que los niveles socio-culturales. Siendo, en términos generales, las características que predominan en esta muestra, aunque esto no es objeto de estudio, si se deja registro de éstas. En base a la información entregada por los profesores responsables de las asignaturas, los estudiantes han recibido la instrucción necesaria respecto a las ecuaciones de primer grado con niveles de dificultad altos. Además, los profesores manifestaron que todos los contenidos necesarios para desarrollar el cuestionario diseñado para esta investigación habían sido tratados durante cursos anteriores y el que se estaba cursando, y que ya fueron evaluados por esos contenidos. Por lo que las condiciones para la aplicación son consideradas como adecuadas para los objetivos trazados. Teniendo como finalidad conocer el rendimiento de los estudiantes en la asignatura de matemática, se les solicito a los directores las calificaciones de los estudiantes. Las notas 25 Ángelo Otárola Sáez de los estudiantes del I.E.S Cartuja fueron enviadas a principios de junio, por lo que la información corresponde a dos de las tres calificaciones totales del curso anual, así que a partir de ella se obtuvo un promedio. Las notas de los alumnos del Colegio Concertado San José fueron enviadas a finales de julio, teniendo los promedios del curso 2013/2014. Con toda esta información, la muestra tiene un rendimiento heterogéneo en la asignatura de matemáticas (Ver Anexo V) y el promedio de las calificaciones de los estudiantes fue de 4,86; por lo que se ha considerado como un grupo de nivel medio. 3. INSTRUMENTO DE RECOGIDA DE DATOS El tópico que se desea en este estudio quedó determinado por nuestro objetivo general de investigación. De este objetivo hay dos aspectos importantes que influyen directamente con el diseño del instrumento de recogida de datos. El primero respecto a las operaciones algebraicas seleccionadas para este estudio y el segundo en relación al uso de la invención de problemas como herramienta evaluadora. La gama de operaciones algebraicas que tenía en un inicio esta investigación, considerando que los sujetos son estudiantes de secundaria, se acota a la adición, sustracción, multiplicación y división. Como se ha hecho referencia en el apartado 3 del capítulo 1, los investigadores han analizados estas operaciones desde un enfoque semántico y en donde prevalecen como operaciones aritméticas. Considerando que esta es una investigación de carácter exploratorio, se ha decido no ahondar en las operaciones de sustracción y división. Primero, porque se tiene una base más amplia en la revisión bibliográfica respecto a las operaciones aritméticas de adición y multiplicación. Y segundo, porque la inclusión de estas operaciones implicaría realizar una profundización en todos los aspectos que atañen al estudio, lo que provocaría una extensión temporal mayor a los que conciernen a este trabajo de fin de máster. Consideramos que la invención de problemas es una excelente herramienta para la evaluación de los significados de las operaciones algebraicas de adición y multiplicación, debido a esto, hemos decido utilizarla como una herramienta de recogida de información. Respecto al rol que cumple la invención de problemas en esta investigación, destacamos que no es central, ya que este lo cumplen los significados de las operaciones algebraicas seleccionadas, pero no por eso no tiene una función importante en nuestra investigación. La hemos incluido en este estudio por la cantidad de bondades que posee y que han sido 26 METODOLOGÍA detalla en todo el apartado 2 de la presente memoria. Al respecto, Castro (2011), enumera seis beneficios que posee la invención de problemas: Incremento del conocimiento matemático de los estudiantes. Aporta positivamente con la motivación de los estudiantes. Ayuda positivamente con la ansiedad que les produce a los estudiantes las matemáticas. Disminuye los errores matemáticos. Ayuda positivamente con la creatividad. Función evaluadora para el profesorado. En referencia al segundo punto, permitirá contribuir en el control del efecto de motivación (León y Montero, 1997), considerando las características de la muestra. Además, coopera con la disminución de los niveles de ansiedad (León y Montero, 1997) frente a instrumentos evaluativos de contenido matemático. Y respecto al último punto, referente a la posibilidad de utilizar la invención de problemas para evaluar determinadas capacidades que tienen los estudiantes, el cual se utilizará para esta investigación. Asimismo, como habíamos destacado al final del capítulo 2, Christou y otros (2005), plantean que una categorización para la invención de problemas con estudiantes en función de la información que se entrega en la actividad, de esa clasificación se ha considerado la última categoría para la construcción del cuestionario, la cual plantea: inventar problemas que se puedan resolver con un cálculo dado. A continuación se presentan los aspectos principales que se ha tenido en consideración para la construcción del instrumento, detallando las variables de tareas consideradas, el tipo de ecuaciones presentadas, formato de presentación del instrumento, entre otras ideas. 3.1 DISEÑO DEL INSTRUMENTO El instrumento de recogida de datos se constituye de un cuestionario semi-abierto para la invención de problemas, que consta de diez ecuaciones con una incógnita, las cuales serán base para la invención de problemas. En la parte superior del instrumento (Ver Anexo I) se le han entregado las instrucciones: “En cada uno de los apartados siguientes escribe el enunciado de un problema inventado por ti y que pueda resolverse con el planteamiento de la ecuación indicados. Es muy 27 Ángelo Otárola Sáez importante que el problema que creaste se corresponda con la ecuación que se te presenta en el apartado correspondiente. Posteriormente resuelve el problema y escribe la respuesta. Recuerda hacerlo de forma ordenada y clara en el espacio asignado.” La resolución del problema en esta investigación cumple un rol complementario y permitirá analizar la relación que existe entre los sujetos que han inventado problemas con un significado específico de la/las operación/es algebraicas correspondiente a cada apartado del cuestionario, y la resolución correcta de la ecuación. Las ecuaciones que conformaron el cuestionario serían: 𝑥 + 4 = 13 𝑥 ∙ 𝑥 + 3 = 28 3 + 𝑥 = 18 𝑥 ∙ (𝑥 + 1) = 15 2𝑥 = 14 15 + 5𝑥 = 75 𝑥 + 𝑥 = 12 6𝑥 + 12 = 72 𝑥 ∙ 𝑥 = 16 2𝑥 + 6𝑥 = 24 Para apreciar con más detalle la construcción y composición del cuestionario ver Anexo VI apartado 1. Las variables que han sido consideradas para la investigación son las siguientes: 1. Operación matemática: Con el deseo de determinar los significados de las operaciones algebraicas de adición y multiplicación, la aparición de las operaciones nombradas es uno de los elementos que ido marcando el proceso de construcción del instrumento de recogida de datos, existiendo ecuaciones que se encuentran con esta operación. Además en la operación algebraica de multiplicación, su aparición en las ecuaciones se puede encontrar con diferentes productos. El contraste que exista entre su aparición o ausencia dará luces de los significados que tenga para los estudiantes y poder realizar la comparación con otras variables. Finalmente, se ha considerado la combinación de ambas operaciones estableciendo nuevas relaciones entre los elementos. Los niveles de la variable son: Adición, Multiplicación y Adición/Multiplicación. 2. Elementos operatorios y su ubicación: Consideramos la ubicación de los elementos operatorios se encontrarán en una primera posición, en un miembro de la igualdad, o 28 METODOLOGÍA en una posición secundaria. Para el caso Expresión Algebraica/Escalar no se ha tomado en consideración. debido a su nulo uso algebraico por acuerdo matemático, por lo que no se ha tenido en cuenta como un nivel para la variable en esta operación. Se ha establecido que los niveles son: ubicación primaria y ubicación secundaria. Los sumandos y los productos en las operaciones respectivas no han sido puestos al azar, por lo que permitirán apreciar la existencia de diferencia entre los significados según estas variables. Los niveles que existen en esta variable, donde la ubicación de los términos tiene importancia y tampoco han sido al azar, son escalar/expresión algebraica, expresión algebraica/ expresión algebraica y expresión algebraica /escalar. Considerando las variables, las ecuaciones que cumplen con cada uno de los niveles, se presentan en la tabla 2. Tabla 2 Distribución de las ecuaciones según las variables operaciones matemáticas y los elementos operatorios y su ubicación. Adición Multiplicación Adición Multiplicación Exp. 3 + 𝑥 = 18 2𝑥 = 14 Exp. Algebraica / Exp. Algebraica 𝑥 + 𝑥 = 12 𝑥 ∙ 𝑥 = 16 Exp. Algebraica Escalar 𝑥 + 4 = 13 ------------------ Escalar / Algebraica / 6𝑥 + 12 = 72 𝑥(𝑥 + 1) = 15 2𝑥 + 6𝑥 = 24 15 + 5𝑥 = 75 / 𝑥 ∙ 𝑥 + 3 = 28 Posteriormente, se consideraron varios aspectos para la composición de los dos cuestionarios. Para profundizar en éstos, ver Anexo VI apartado 2. El orden establecido para las ecuaciones en los cuestionarios es el siguiente: Ecuación Operación Elementos Apartado a 𝟐𝒙 + 𝟔𝒙 = 𝟐𝟒 Adición / Multiplicación Exp. algebraica / Exp. algebraica Apartado b 𝒙 + 𝟒 = 𝟏𝟑 Adición Exp. Algebraica / Escalar Apartado c 𝒙 + 𝒙 = 𝟏𝟐 Adición Exp. Algebraica / Exp. Algebraica 29 Ángelo Otárola Sáez Apartado d 𝟏𝟓 + 𝟓𝒙 = 𝟕𝟓 Adición/ Multiplicación Escalar / Exp. algebraica Apartado e 𝒙 ∙ 𝒙 + 𝟑 = 𝟐𝟖 Adición/ Multiplicación Exp. Algebraica / Escalar Figura 9. Ecuación del cuestionario A según las variables de operación y elementos. Ecuación Operación Elementos Apartado a 𝒙 ∙ 𝒙 = 𝟏𝟔 Multiplicación Exp. Algebraica / Exp. Algebraica Apartado b 𝟑 + 𝒙 = 𝟏𝟖 Adición Escalar / Exp. algebraica Apartado c 𝟐𝒙 = 𝟏𝟒 Multiplicación Escalar / Exp. algebraica Apartado d 𝟔𝒙 + 𝟏𝟐 = 𝟕𝟐 Adición/ Multiplicación Exp. Algebraica / Escalar Apartado e 𝒙(𝒙 + 𝟏) = 𝟏𝟓 Adición/ Multiplicación Exp. Algebraica / Exp. Algebraica Figura 10. Ecuación del cuestionario B según las variables de operación y elementos. 4. APLICACIÓN DEL INSTRUMENTO DE RECOGIDA DE DATOS. El cuestionario está constituido por 4 hojas que no están impresas por el reverso del folio. El cuestionario completo se puede revisar en el Anexo I. En la primera página del cuestionario, tiene una hoja con instrucciones previas al inicio del desarrollo del instrumento que es leído en voz alta por el investigador mientras los estudiantes siguen la lectura en sus propios documentos, esta dice lo siguiente: “Hola, soy Ángelo Otárola, profesor de matemática. Actualmente me encuentro realizando un Máster en Didáctica Matemática en la Universidad de Granada, en el que se investiga sobre la educación matemática, cómo se puede aprender y enseñar mejor las Matemáticas. Estoy realizando un trabajo de investigación y necesito vuestra colaboración, que consiste en responder a un cuestionario. En este cuestionario se han incluido una serie de ecuaciones algebraicas y lo que se os pide que hagáis es inventar en cada apartado un problema que se resuelva utilizando la ecuación correspondiente incluida en ese apartado. Podéis inventar el problema que vosotros queráis y debéis escribir el enunciado del problema. Una vez redactado el problema debéis resolverlo. Debéis contestar al cuestionario de forma ordenada y clara en el espacio asignado. Si en alguno no sabéis lo que poner podéis saltároslo y continuar con otro, para luego volver a aquel que os haya generado dificultad. Es importante que la trabajéis individualmente y en silencio. 30 METODOLOGÍA Antes de empezar: Si tenéis alguna duda, podéis levantaros la mano y me dirigiré a aclarar vuestra duda. Si no es así, espero que la actividad sea de vuestro agrado. Tenéis 50 minutos para responder.” En la siguiente página, en la parte superior, a los estudiantes se les solicita su identificación: nombre y apellido, fecha de nacimiento, colegio, curso, grupo y fecha. Posteriormente, se encontrarían las ecuaciones correspondientes al cuestionario con el espacio para el desarrollo de la actividad para cada apartado. El instrumento fue aplicado en cuatro instancias y en todas se utilizó el mismo procedimiento para la aplicación del cuestionario. Se les solicita a todos los estudiantes que se sienten en formación de examen. Se hace entrega del cuestionario de forma aleatoria, pero de tal manera que dos estudiantes cercanos no tuviesen el mismo cuestionario. Antes de dar inicio con el cuestionario se hace lectura del instrumento y se aclarar dudas respecto al mismo. Al finalizar el tiempo asignado se retiran los cuestionarios y se agradece la colaboración por parte de los estudiantes. Respecto a la implementación, en el I.E.S Cartuja se aplicó los días 22 y 24 de abril de 2014. Durante la aplicación del cuestionario estuvo presente la profesora de la asignatura de matemática de los estudiantes consultados, la que no tuvo relevancia en el desarrollo del proceso y solo el investigador aclaró las dudas que hicieron los estudiantes, información que fue muy limitada y remitida a aspectos generales del instrumento, para evitar efectos, por parte del investigador, en los resultados. También se hizo esto en el Colegio Concertado San José, en el que el instrumento fue implementado el día 25 de abril del 2014. 31 CAPÍTULO 4: ANÁLISIS DE LOS DATOS Y RESULTADOS En este capítulo presentaremos como hemos analizado los datos obtenidos a partir del cuestionario que fue descrito anteriormente. Como primera instancia se presentará el análisis de los datos que se han obtenido del instrumento de recogida de datos y el detalle de los resultados. Este último se hará por cada ecuación que conformó el cuestionario. 1. ANÁLISIS DE LOS DATOS DEL CUESTIONARIO A continuación mostraremos los criterios que se han considerado para el análisis que fueron obtenidos del instrumento de recogida de datos. Se presentaran los análisis de los enunciados que han sido inventados por los alumnos y que son extraídos sin modificaciones del cuestionario, lo que significa que contienen detalles en la redacción y errores ortográficos que son presentados de la misma forma que el estudiante los comete. Cómo han sido designados los sujetos, se presenta en la tabla 3. Tabla 3 Designación simbólica de los sujetos según su procedencia y tipo de cuestionario. Procedencia Asignación Cuestionario A Asignación Cuestionario B Sujetos del 3ºA Colegio Cartuja A1 al A8 B1 al B8 Sujetos del 3ºB Colegio Cartuja A19 al A29 B19 al B29 Sujetos del 3ºC Colegio Cartuja A9 al A18 B9 al B18 Sujetos del 3ºA y 3ºB Colegio San José B30 al B39 B30 al B39 Los estudiantes han sido agrupados por el curso de procedencia, pero su asignación ha sido aleatoria ya que el cuestionario fue entregado al azar, por lo que el hecho de que un sujeto haya tenido el cuestionario A o B, se debe solo al azar. También, dentro de la misma procedencia los estudiantes son asignados aleatoriamente, sin considerar ningún aspecto previo. El seleccionar al azar puede provocar que los dos grupos de estudiantes que respondan no sean equivalentes en rendimiento en la asignatura de matemática. Como detallábamos en el capítulo anterior, se solicitaron las calificaciones de los sujetos a los directores. En 32 ANÁLISIS DE DATOS Y RESULTADOS el Anexo V se pueden ver los promedios de las calificaciones de los estudiantes. Respecto a los estudiantes que respondieron el cuestionario A tienen un promedio de 4,87; y el grupo de estudiantes que respondieron el cuestionario B tienen un promedio de 4,85. Se pueden consideran como dos grupos de similares características y con un rendimiento en la asignatura de matemática prácticamente equivalente. Luego de un estudio previo de todos los enunciados planteados por los estudiantes, se determinó que el análisis se llevará a cabo, en una primera instancia, analizando aquellos enunciados que son contextualizados. Posteriormente, de aquellos enunciados contextualizados, se determina si se está en presencia de un problema de enunciado verbal, correspondiendo con la ecuación que se le ha propuesto, y que, dependiendo del tipo de problema que sea (Simple o compuesto), se realiza un análisis para definir la categoría semántica en la que se encuentra o el esquema correspondiente con sus estructuras internas, según sea el caso. Este proceso se hace con respecto a las definiciones entregadas en capítulo 2. Luego de este análisis, aquellos enunciados no contextualizados y los que no son considerados como problemas de enunciados verbales, se pretende describir que es lo que está haciendo el estudiante en su enunciado. Para hacer el análisis de estos enunciados, luego de realizar un análisis previo de todos los enunciados planteados y considerando experiencias previas, se ha estimado conveniente definir una serie de descriptores que cumplen esta función y que precisaremos a continuación. Estos descriptores pueden tener un rol primario o secundario, según sea el enunciado que se plantea. Así, tomando en consideración el objetivo trazado para este trabajo de fin de master, se han definido los descriptores y su rol primario o secundario, colocando la atención en describir en su máxima expresión los enunciados que han propuesto los alumnos, dejando de lado aspectos resolutorios y su relación con el enunciado. Definición de un descriptor primario: expresa como el estudiante está planteando su enunciado. Este rol lo puede cumplir a cabalidad o prácticamente en su totalidad, si es el segundo caso, se adjuntará un descriptor secundario o más. Todo enunciado que no tiene una clasificación semántica o esquema compuesto de dos relaciones debe poseer algún descriptor primario que permita describir lo que el estudiante inventa. Definición de un descriptor secundario: expresa situaciones puntuales que el descriptor primario es incapaz de definir por sí solo, complementando lo descrito por el descriptor 33 Ángelo Otárola Sáez primario y así detallar, adecuadamente, lo que el alumno enuncia. Debe ir acompañado de un descriptor primario para expresar que ocurre en el planteamiento, puesto que por sí solo es incapaz de explicar lo que ocurre en el enunciado. Destacamos que un enunciado debe tener al menos uno y no más de un descriptor primario, mientras que no es necesario que tenga un descriptor secundario, pero si es preciso, puede tener uno o más de uno. Definición del descriptor 1) Transcribir: Proceso que realiza el estudiante al inventar un enunciado que consta en intentar reescribir la ecuación matemática en lenguaje verbal. Muy similar a una paráfrasis, llevando a cabo una explicación o interpretación amplificativa de la ecuación para ilustrarla. Caracterización de los enunciados Ejemplo inventados adjuntos al descriptor - En el enunciado, al tener como Sujeto B17 para la ecuación 2𝑥 = 14: referencia la ecuación, utiliza un “Fátima quiere comprarse 2 camisetas lenguaje verbal que es propio del que multiplicando por un número es 14 usado en la sala de clases para ¿Cuál es ese número?” inventar el enunciado, en desmedro de un lenguaje contextualizado a situaciones apreciar reales. Se expresiones puede como “sumando”, “multiplicando”, “si se suma”, “si se multiplica”, “al sumar”, “al multiplicar”, “Desconocido”, etc. Consideración - Ejemplo Se adjunta el descriptor a pesar si el Sujeto B27 para la ecuación 𝑥 ∙ 𝑥 = 16: estudiante agrega sujetos ficticios y “Si multiplicamos el dinero de Estela por le da etiquetas a las incógnitas. 34 ANÁLISIS DE DATOS Y RESULTADOS el mío da 16€, ¿Cuánto tenemos ahorrado cada una?” Figura 11. Definición, caracterización, consideración y ejemplos para el descriptor transcribir. Definición del descriptor 2) Enunciado indefinido: Planteamiento que no logra una relación total, en el proceso de invención, entre la ecuación y el enunciado. En el enunciado se establecen relaciones inadecuadas entre los elementos implicados en la ecuación y los del enunciado inventado, por lo que no hay una coherencia interna al mismo. Caracterización de los enunciados Ejemplo inventados adjuntos al descriptor - Se expresiones “Tengo 16 canicas, hay de dos tipos y son aprecian las mismas si las multiplicas ¿Cuánto contradictorias. tengo?” Consideración - Ejemplo Todo enunciado que tenga una Sujeto B18 para la ecuación 3 + 𝑥 = 18. ausencia de una operación de “En una frutería ahí una caja con tres adición, relación multiplicación de o igualdad una manzanas rojas y en otro ahí un montón entre de manzanas amarillas. ¿Cuántas expresiones que debe conformar la manzanas amarillas hay en la segunda ecuación, se le cataloga este caja?” descriptor. Figura 12. Definición, caracterización, consideración y ejemplos para el descriptor enunciado indefinido. Definición del descriptor 3) Planteamiento para otra ecuación o igualdad: proponer un enunciado que no se relaciona con la ecuación solicitada, sino más bien con otra ecuación, con una igualdad de términos numéricos o una operatoria entre elementos. 35 Ángelo Otárola Sáez Caracterización de los enunciado Ejemplo inventados adjuntos al descriptor Del enunciado se puede determinar una Sujeto A30 para la ecuación 𝑥 ∙ 𝑥 + 3 = ecuación o igualdad diferente a la pedida. 28: “Tiri y Ana tienen la misma edad, si le sumas la edad de María que tiene 5 años nos da la edad de Juana que tiene 28.” Consideración - Ejemplo Expresiones de cálculo simple son Sujeto B13 para la ecuación 2𝑥 = 14: consideradas como una ecuación o “Alicia tiene 7 caramelos y Angel el expresión. doble que ella. ¿Cuantos caramelos tiene ángel?”. La resolución de este planteamiento se representa con la ecuación 2 ∙ 7 = 𝑥 Figura 13. Definición, caracterización, consideración y ejemplos para el descriptor plantear para otra ecuación o igualdad. Definición del descriptor 4) Sin pregunta: En el enunciado no existe ningún indicio, ya sea una frase o palabra, que haga referencia de la búsqueda de un elemento desconocido que esté relacionado con alguna incógnita. Caracterización de los enunciados Ejemplo inventados adjuntos al descriptor - No hay uso de expresiones como Sujeto B5 para la ecuación 𝑥 ∙ 𝑥 = 16: averigua, encuentra, halla o “Tenemos un objeto desconocido que expresiones similares. Tampoco multiplicándolo una pregunta. por otro objeto desconocido el resultado sale 16” Figura 14. Definición, caracterización y ejemplos para el descriptor sin pregunta. 36 ANÁLISIS DE DATOS Y RESULTADOS Definición del descriptor 5) Presencia de expresión/es algebraica/s o ecuación: en el enunciado se puede encontrar expresiones algebraicas en forma explícita, o la ecuación completa que se le ha entregado al estudiante para inventar. Caracterización 1 de los enunciados Ejemplo inventados adjuntos al descriptor - Se aprecian expresiones algebraicas Sujeto B25 para la ecuación 𝑥(𝑥 + 1) = sin darle un sentido en el contexto 15: “Para sacar 15 coches tengo que inventado. tener 𝑥 2 de gasolina y 𝑥 de aceite, ¿Cuánto necesita de cada?” Caracterización 2 de los enunciados Ejemplo inventados adjuntos al descriptor - Se puede encontrar la ecuación en el Sujeto B11 para la ecuación 3 + 𝑥 = 18: enunciado. - “En la ecuación 3 + 𝑥 = 18 qué valor El estudiante puede solicitar la tiene la incógnita x” resolución de la ecuación. Figura 15. Definición, caracterización y ejemplos para el descriptor presencia de expresiones algebraicas o ecuación. Definición del descriptor 6) Agregar información: añadir información en el enunciado que es ajena a la ecuación propuesta para la invención del problema. Ejemplo Sujeto A33 para la ecuación 𝑥 ∙ 𝑥 + 3 = 28: “La edad de Antonio multiplicada por sí misma, y sumándole 13, da la edad de su padre, que es 49.” Figura 16. Definición y ejemplo para el descriptor agregar información. Definición del descriptor 37 Ángelo Otárola Sáez 7) Expresión/es operacional/es: en el enunciado el estudiante agrega expresión/es operacional/es, que se manifiestan en forma verbal. Caracterización de los enunciados Ejemplo inventados adjuntos al descriptor - Considera todos aquellos que no son una Sujeto B39 para la ecuación 2𝑥 = 14: “Pedro y José tienen el mismo número de transcripción. - Agregan expresiones verbales como “suma”, “multiplicación” o expresiones caramelos y la suma de los dos es 14 ¿Cuántos tienen cada uno? operacionales similares. - No se consideran cuando se usan con problemas relacionados con edades. Figura 17. Caracterización, consideración y ejemplos para el descriptor expresiones operacionales. Definición del descriptor 8) Desconexión enunciado-pregunta: el enunciado previo a la pregunta que realiza el estudiante no se relaciona con lo preguntado. Generando una inconexión. Caracterización de los enunciados Ejemplo inventados adjuntos al descriptor - Generalmente, no se puede Sujeto A37 para la ecuación 15 + responder a la pregunta planteada, 5𝑥 = 75: “Si hay 15 cajas de manzanas puesto que con los datos entregados y 5 sandias ¿Cuánto pesan en total?” no se logra dar una solución. Figura 18. Definición, caracterización y ejemplos para el descriptor desconexión enunciado-pregunta. Complementando la información que nos entregan los descriptores se hace un desglose de los resultados generales por individuo, mostrando características generales de lo que el estudiante está haciendo. En en los enunciados destacados mostraremos parte de lo que inventa el estudiante y en otros casos, se presentarán imágenes de los enunciados inventados. 38 ANÁLISIS DE DATOS Y RESULTADOS Hay una situación puntual que será tratado y tendrá notación especial. Nos referimos a aquellos enunciados que son de cálculo numérico los cuales se caracterizan por tener una operatoria entre elementos, donde se pregunta por una cantidad total o se enuncia para la búsqueda ésta. Por ejemplo el sujeto B15 plantea para la ecuación 3 + 𝑥 = 15 el siguiente enunciados: “Hoy he ganado 3€ y durante los próximos 5 días ganarse 15€ más. 3€ cada día que pase. ¿Cuanto tendré después de esos 5 días”. Para este caso su estructura sintáctica se traduce de la siguiente forma 3 + 3 ∙ 5 = 𝑥, estableciendo una ecuación, pero aclarando que el estudiante no ha hecho referencia a una igualdad, si ocurre esa situación se aclarará en los resultados. 2. RESULTADOS POR ECUACIÓN 2.1 RESULTADOS DE LA ECUACIÓN 𝒙 + 𝟒 = 𝟏𝟑. Para la ecuación 𝑥 + 4 = 13 los sujetos que no han realizado enunciado contextualizado son A4, A35 y A37. Tabla 4 Frecuencia de la invención de problemas para la ecuación 𝑥 + 4 = 13. Frecuencia Problemas simples Descriptores primarios Sin enunciado Total 17 17 5 39 Son cinco los estudiantes que no realizan ningún planteamiento que son los sujetos A5, A14, A19, A27 y A28, quedando un total de 34 planteamientos que han sido codificados. De este grupo la presencia de las categorías semánticas ocurre en diecisiete enunciados y en el resto hay diversos descriptores que explican la razón por la cual no han sido considerados dentro de las categorías semánticas. Tabla 5 Frecuencia de las categorías semánticas para la ecuación 𝑥 + 4 = 13. Frecuencia Cambio Combinación Comparación Igualación 8 7 1 1 Para la categoría de cambio, son ocho los estudiantes que hacen problemas relacionados con ésta. Dónde los sujetos A1, A6, A7, A10, A33 y A38, plantean, considerando como incógnita, la cantidad inicial, mientras tanto que los sujetos A8 y A36, lo hacen para la cantidad de cambio. Los sujetos que han planteado problemas considerados en la 39 Ángelo Otárola Sáez categoría de combinación son A2, A9, A18, A22, A30, A34 y A39. Respecto a la categoría de combinación, debido a las características de la ecuación, no hay presencia de problemas donde se desconoce el tamaño de los subconjuntos, por lo que todos los enunciados se desconocen una de éstos subconjuntos. Para la categoría de igualación solo el sujeto A24 hace un planteamiento relacionado con ésta categoría, lo que se puede apreciar en la figura 19. Figura 19. Problema inventado por sujeto A24 para la ecuación x+4=13. Categoría de Igualación. Su representación esquemática se presenta en la figura 20. ? 13 4 Figura 20. Esquema del enunciado inventado por sujeto A24 para la ecuación x + 4 = 13. Categoría de igualación. Implícitamente en el problema existe una comparación entre la cantidad referente que son los 13 € y el comparado que es la cantidad que posee, la que es 4 €. Todo esto debido a que el problema pregunta por cuanto me tienen que dar, es decir, está solicitación es una acción para alcanzar el valor del referente y estaría preguntando por la diferencia. En la categoría de comparación solo el estudiante A13 tiene un problema, relacionado con precios de objetos, muy similar al anterior ejemplo presentado, pero donde hay una relación estática que lo diferencia de éste. De todos los sujetos que han que han sido considerado en alguna de las categorías, los sujetos A1, A8 y A36, no han resuelto la ecuación 𝑥 + 4 = 13 de forma correcta. El resto de los estudiantes tiene una resolución correcta. Tabla 6 Frecuencia de los descriptores primarios para la ecuación 𝑥 + 4 = 13. 40 ANÁLISIS DE DATOS Y RESULTADOS Descriptor Primario Frecuencia Transcribir la ecuación 8 Planteamiento para otra ecuación o igualdad 5 Enunciado indefinido 4 Un descriptor primario que se puede encontrar en esta ecuación es el de transcribir la ecuación planteada a lenguaje verbal. Éste descriptor es el que más presencia tiene entre los diecisiete enunciados que no han sido considerados en las categorías semánticas. Los sujetos que hacen esto son A4, A32, A35 y A37. Además los sujetos A12, A16, A17 y A21 (Ver figura 21) le dan un contexto, pero implícitamente hay una acción de transcribir la ecuación, lo que nos da un total de ocho enunciados que cumplen con esta característica. Figura 21. Problema inventado por sujeto A21 para la ecuación 𝑥 + 4 = 13. Descriptor primario transcribir la ecuación. El otro descriptor primario que tiene mayor frecuencia, es aquel, detalla aquellos enunciados indefinidos, donde se encuentra los estudiantes A3, A12 y A25. El estudiante A29 también presenta el descriptor primario enunciado indefinido, ya que no relaciona cantidades conocidas y desconocidas, que en su enunciado establece una relación de mayor y menor entre el valor 4 y la incógnita, pero establece que 4 debe ser el valor mayor, y por la estructura de la ecuación esto no puede ser posible. El descriptor primario denominado planteamiento para otra ecuación o igualdad, lo presenta el alumno A20, ya que enuncia en base a la ecuación 13 – 4 = 𝑥. A23 se resuelve con la ecuación 200 − 291 = 𝑥. En la misma situación se encuentra al sujeto A26 que cambia la operación de adición por una división, lo que se puede constatar en el enunciado con la frase “13 estanterías divididas por x”. Y los sujetos A15 y A31 enuncian una ecuación de primer grado con dos incógnitas: 𝑥 + 𝑦 = 13. Tabla 7 Frecuencia de los descriptores secundarios para la ecuación 𝑥 + 4 = 13. 41 Ángelo Otárola Sáez Descriptor Secundario Presencia ecuación de expresiones Frecuencia algebraicas o 8 Agregar información 2 Sin pregunta 1 De los descriptores secundarios, el que destaca en esta ecuación es el denominado agregar expresiones algebraicas en el enunciado. El sujeto A1 y A12 tienen la expresión “x”, situación que también llevan a cabo los estudiantes A11, A22, A25, A26 y A33 pero en otro contexto, mientras el sujeto A32 hace referencia a la misma expresión pero lo hace en la pregunta del enunciando “¿Qué número es x?”. El descriptor llamado agregar información se le ha adjuntado al sujeto A23, puesto que establece una relación entre el valor 291 y 200. El sujeto A32 en su planteamiento tiene “… en total tendría 10 manzanas”. Finalmente, el descriptor secundario sin pregunta ocurre con el sujeto A8. 2.2 RESULTADOS DE LA ECUACIÓN 𝟑 + 𝒙 = 𝟏𝟖. En el caso de la ecuación 3 + 𝑥 = 13, los alumnos que no hicieron enunciado contextualizado son B11 y B31. Tabla 8 Frecuencia de la invención de problemas para la ecuación 3 + 𝑥 = 18. Frecuencia Problemas simples Descriptores primarios Sin enunciado Total 26 10 3 39 Los sujetos no han inventado enunciado son B2, B20 y B24, por lo que son treinta y seis los enunciados que han sido analizados. Al estudiar estos enunciados, son veintiséis los que se han considerado en alguna de las categorías semánticas, mientras que la diferencia se les ha adjuntado algún descriptor primario. Tabla 9 Frecuencia de las categorías semánticas para la ecuación 3 + 𝑥 = 18. Frecuencia Cambio Combinación Comparación Igualación 11 15 0 0 42 ANÁLISIS DE DATOS Y RESULTADOS La categoría de cambio alcanza once de los enunciados considerados en las categorías semánticas. Los sujetos B8 y B37 inventan problemas donde la incógnita hace referencia a la cantidad inicial, por otro lado, los sujetos B7, B14, B16, B21, B22, B27, B29, B30 y B35 lo hacen para la cantidad de cambio. Para la categoría de combinación, al igual que en la ecuación anterior, todas las preguntas van dirigidas hacia uno de los subconjuntos, donde la parte complementaria la definen como número 3 y el conjunto total lo hacen con el número 18. La categoría de combinación se presenta en quince casos. Los estudiantes considerados en esta categoría son B1, B3, B4, B6, B9, B10, B12, B13, B19, B23, B25, B26, B28, B33 y B34. Figura 22. Problema inventado por sujeto B4 para la ecuación 3 + 𝑥 = 18. Categoría de combinación. Su representación esquemática es la siguiente: x 3 18 Figura 23. Esquema del problema inventado por sujeto B4 para la ecuación 3 + x = 18. Categoría de combinación. Todos los sujetos que han inventado problemas considerados en alguna categoría semántica han resuelto correctamente la ecuación, excepto el estudiante B22 que no tiene ningún desarrollo. Tabla 10 Frecuencia de los descriptores primarios para la ecuación 3 + 𝑥 = 18. Descriptor primario Frecuencia 43 Ángelo Otárola Sáez Planteamiento para otra ecuación o igualdad 4 Transcribir la ecuación 3 Sin pregunta 1 Enunciado indefinido 1 Agrega expresión algebraica o ecuación 1 De los cinco descriptores primarios, el de mayor frecuencia es el denominado planteamiento para otra ecuación o igualdad. Uno de los sujetos que fue considerado con èste es B15, quién hace un planteamiento para la ecuación 3 + 15 = 𝑥. También el sujeto B17, B36 y B38 enuncian en base al segundo paso de resolución de la ecuación, que es 𝑥 = 18 – 3. Figura 24. Esquema del enunciado inventado por sujeto B17 para la ecuación 3 + 𝑥 = 18. Descriptor primario planteamiento para otra ecuación o igualdad. El segundo descriptor consiste en transcribir la ecuación, situación que ocurre con tres sujetos. En este caso, los estudiantes que parafrasean la ecuación son B31, B32 y B39. El tercer descriptor primario se le denomina sin pregunta, el cual se le ha adjuntado al estudiante B5 que realiza un planteamiento acorde a lo solicitado, pero no hace una pregunta, lo que provoca que la invención carezca de sentido. El sujeto B11 coloca la ecuación directamente en su enunciado y pregunta por la incógnita, por lo que se le ha adjuntado el descriptor primario agrega expresión algebraica o ecuación. El último descriptor primario es el denominado enunciado indefinido. En este caso el estudiante B18 inventa un enunciado que no es posible de resolver, ya que se representa por la expresión algebraica 3 + x, la que no presenta ninguna igualdad y en el enunciado no se hace referencia de esto, además que el número 18 no está presente en el enunciado. 44 ANÁLISIS DE DATOS Y RESULTADOS Todos los sujetos que han inventados problemas que han sido considerados en alguna de las categoría, tienen correcta la resolución de la ecuación 3 + 𝑥 = 18, excepto el estudiante A22. Tabla 11 Frecuencia de los descriptores secundarios para la ecuación 3 + 𝑥 = 18. Descriptor Secundario Frecuencia Presencia de expresiones algebraicas o ecuación 2 Expresiones operacionales 1 El descriptor secundario, presencia de expresión algebraica o ecuación, ocurre con los sujetos B11 y B38, quiénes para este caso específico colocan la ecuación en el enunciado inventado. Y el descriptor secundario, agregar información, se le ha adjuntado al sujeto B15 quién añade el valor “5 días” en el enunciado. 2.3 RESULTADOS DE LA ECUACIÓN 𝒙 + 𝒙 = 𝟏𝟐. En la ecuación 𝑥 + 𝑥 = 12, los estudiantes que no hicieron enunciados contextualizados son A4, A13, A16, A27, A33, A35 y A37. Tabla 12 Frecuencia de la invención de problemas para la ecuación 𝑥 + 𝑥 = 12. Frecuencia Problemas simples Descriptores primarios Sin enunciado Total 8 26 5 39 Los sujetos que no han inventado problemas son A3, A5, A14, A19 y A28, por lo que son treinta y cuatro enunciados que se han analizado. Con respecto a este grupo, son ocho los que son considerados en alguna de las categorías semánticas. Complementando esta cantidad, los descriptores primarios en esta ecuación son veintiséis, con lo que nos da la cantidad total de sujetos que respondieron el cuestionario A. Tabla 13 Frecuencia de las categorías semánticas para la ecuación 𝑥 + 𝑥 = 12. 45 Ángelo Otárola Sáez Cambio Combinación Comparación Igualación 1 7 0 0 Frecuencia De aquellos problemas que han sido considerados en alguna de las categorías, solo uno forma parte de la categoría de cambio, que se ha planteado en un contexto de distancia entre dos puntos, problema que es planteado por el alumno A9 (Ver figura 25). La categoría con mayor casos es la de combinación, donde la frecuencia de invención es de 7, de los sujetos que han enunciado son A10, A12, A15, A20, A22, A30 y A38. Mientras que para las categorías de combinación e igualación no hay ningún problema que sea considerado en estas categorías. Figura 25. Problema inventado por sujeto A9 para la ecuación x + x = 12. Categoría de cambio. Su representación esquemática es la siguiente: Figura 26. Esquema del problema inventado por sujeto A9 para la ecuación 𝑥 + 𝑥 = 12. Categoría de cambio. Todos los problemas inventados por los sujetos y que son considerados dentro de alguna de las categorías semánticas han resuelto de forma correcta la ecuación 𝑥 + 𝑥 = 12. Tabla 14 Frecuencia de los descriptores primarios para la ecuación 𝑥 + 𝑥 = 12. Descriptor primario Frecuencia Planteamiento para otra ecuación o igualdad 15 Enunciado indefinido 6 Transcripción 5 46 ANÁLISIS DE DATOS Y RESULTADOS El descriptor que explica la mayor cantidad de enunciados que no han logrado ser considerado en alguna de las categorías semánticas, ha sido el de crear un planteamiento para otra ecuación o igualdad. Al desglosar este dato, se aprecia que son once estudiantes que en sus enunciados hacen referencia a la ecuación x + y = 12, la cual tiene infinitas soluciones. Los alumnos que presentan este descriptor son A1, A8, A11, A17, A18, A31, A33, A34, A35, A36 y A39. En el mismo descriptor planteamiento para otra ecuación o igualdad hay tres enunciados que se caracterizan por tener un cambio de estructura operacional, situación que ocurre con los estudiantes A2, A6, y A7. Por ejemplo, el sujeto A2, realiza un planteamiento que no corresponde a la estructura aditiva a la cual pertenece la ecuación 𝑥 + 𝑥 = 12, lo que queda en evidencia cuando expresa “Rosa ha gastado 12 € en 2 libros idénticos” lo que no responde a las condiciones de la ecuación solicitada. Enunciado indefinido es el segundo descriptor primario con más frecuencia donde hay seis casos que se presenta esta condición, que son los sujetos A4, A24 (Ver figura 27), A25, A26, A27 y A29. Figura 27. Enunciado inventado por sujeto A24 para la ecuación 𝑥 + 𝑥 = 12. Descriptor primario enunciado indefinido. En este ejemplo, se puede apreciar que el estudiante coloca los elementos involucrados como es la incógnita y 12, pero agrega otra incógnita, por lo que no aprecia que la expresión debe ser x + x, la incógnita no puede tener dos valores distintos y no dar paso algún tipo de otra expresión con dos variables. Además no hay ningún elemento verbal que de indicios de operación aritmética. Cabe decir que la expresión “la solución es 12” no podemos establecer a cuál de los dos números incógnitos que se plantearon en el enunciado se refiere. Finalmente, el estudiante no establece una igualdad entre elementos, por lo que no está la posibilidad de formar una ecuación. Son cinco los casos de transcripción de la ecuación, los sujetos A13, A16, A21, A32 y A37, quienes lo hacen en un contexto de números. Tabla 15 47 Ángelo Otárola Sáez Frecuencia de los descriptores secundarios para la ecuación 𝑥 + 𝑥 = 12. Descriptor Secundario Frecuencia Presencia de expresiones algebraicas 2 Agregar información 2 El sujeto A11 agrega una expresión algebraica en la pregunta del enunciado “¿qué cifras corresponden a las x?”. Situación que se repite con el sujeto A26 quien pregunta por x. El segundo descriptor secundario ocurre en el enunciado inventado por el estudiante A23 que agrega los valores 130 y 122. Y el otro sujeto que agrega un dato numérico es el A32 que en su planteamiento utiliza el valor 18. 2.4 RESULTADOS DE LA ECUACIÓN 𝟐𝒙 = 𝟏𝟒. En el caso de la ecuación 2𝑥 = 14, los estudiantes que no han inventado enunciados contextualizados son los alumnos B21 y B25. Tabla 16 Frecuencia de la invención de problemas para la ecuación 2𝑥 = 14. Problemas simples Descriptores primarios Sin enunciado Total 9 23 7 39 Frecuencia Hay siete estudiantes que no han planteado ningún problema, lo que da un total de treinta y dos enunciados que han sido considerados en alguna de las categorías semánticas o tienen algún descriptor primario. El grupo de estudiantes sin enunciado está conformado por los sujetos B2, B9, B15, B20, B24, B29 y B36. Tabla 17 Frecuencia de las categorías semánticas para la ecuación 2𝑥 = 14. Proporcionalidad simple Producto cartesiano Frecuencia 9 0 Comparación 0 Todos los problemas inventados por los alumnos forman parte de la categoría semántica de proporcionalidad simple. De estos enunciados, son siete los que cumple con ser del tipo división partitiva, los que han sido creados por los estudiantes B3, B6, B7, B8, B12, B23 y B34. Los otros dos problemas son del tipo división cuotitiva y que los inventaron los alumnos B4 y B27. 48 ANÁLISIS DE DATOS Y RESULTADOS Figura 28. Problema inventado por sujeto B4 para la ecuación 2𝑥 = 14. Categoría proporcionalidad simple. Tipo división cuotitiva. 𝑀1 𝑀2 1 2 𝒙 14 Figura 29. Esquema del problema inventado por sujeto B4 para la ecuación 2x=14. Categoría proporcionalidad simple. Tipo división cuotitiva. Todos los problemas planteados por los estudiantes y que son considerados en alguna categoría, han resuelto correctamente la ecuación 2𝑥 = 14. Tabla 18 Frecuencia de los descriptores primarios para la ecuación 2𝑥 = 14. Descriptor primario Frecuencia Planteamiento para otra ecuación o igualdad 12 Transcripción 7 Enunciado indefinido 4 El descriptor planteamiento para otra ecuación o igualdad tiene la mayor cantidad de casos para la ecuación 2𝑥 = 14. Los estudiantes B1, B11 y B38 quiénes hacen un planteamiento que se resuelve con el segundo paso de resolución de la ecuación solicitada que es 𝑥 = 14 2 . A diferencia de los casos anteriores, el sujeto B13 inventa un enunciado que se resuelve con la expresión 𝑥 = 2 ∙ 7. Por otro lado se puede apreciar enunciados que propone una división en partes no iguales, situación que ocurre con los alumnos B10, B14(Ver figura 30), B16, B26, B31 y B34. 49 Ángelo Otárola Sáez Figura 30. Enunciado inventado por sujeto B14 para la ecuación 2𝑥 = 14. Descriptor primario planteamiento para otra ecuación o igualdad. Continuando con el mismo descriptor para la ecuación 2𝑥 = 14, destacamos casos en los que ocurre un cambio de estructura operacional. Uno de los sujetos considerados con este descriptor es B22, quién plantea un enunciado que es resuelto con la ecuación 2 + x = 14, cambiando a la estructura aditiva, con respecto a la ecuación original. B39 también hace un cambio de estructura operacional donde su planteamiento se resuelve con la ecuación x + x = 14. Nuevamente la transcripción vuelve a ser un descriptor con alta presencia. Los sujetos que han realizado esto son B17, B21, B25, B28, B32 y B35. El sujeto B17 lo hace en un contexto de compra de camisetas, B28 y B35 de edades, mientras que los sujetos B21, B25 y B32 lo hacen buscando un número. Los estudiantes B5, B18, B19 y B37 establecen relaciones inadecuadas entre los elementos involucrados en su invención, por lo que han sido considerados con el descriptor enunciado indefinido. El sujeto B5, en su enunciado, no hay presencia de una igualdad entre expresiones. Los estudiante B18 y B19 no tiene al número 14 entre sus elemento, y no se aprecia la operación de multiplicación ni una relación de igualdad entre los elementos que son parte del enunciado. El alumno B37, simplemente inventa un enunciado donde no aparece ningún elemento de la ecuación planteada. Finalmente, al sujeto B30 se le ha adjuntado el descriptor primario presencia de expresiones algebraicas o ecuación, ya que solicita la resolución de la ecuación. Tabla 19 Frecuencia de los descriptores secundarios para la ecuación 2𝑥 = 14. Descriptor Secundario Frecuencia 50 ANÁLISIS DE DATOS Y RESULTADOS Presencia de expresiones algebraicas o ecuación 1 Expresiones operacionales 1 El estudiante B5 en sus enunciados coloca, explícitamente, la ecuación 2x = 14 en la pregunta, por esta razón se complementa la idea ya entregada de este sujeto y se le agregado el descriptor secundario presencia de expresiones algebraicas o ecuación. Finalmente, para el sujeto B39, en su enunciado agrega la expresión “suma” en el enunciado que ha inventado, lo que se agrega a la explicación anteriormente entregada respecto a este estudiante. 2.5 RESULTADOS DE LA ECUACIÓN 𝒙 ∙ 𝒙 = 𝟏𝟔. Los sujetos que no han realizado enunciados contextualizados en esta ecuación son B5, B6, B14, B16, B25, B30, B31 y B39. Tabla 20 Frecuencia de la invención de problemas para la ecuación 𝑥 ∙ 𝑥 = 16. Frecuencia Categorías semánticas Descriptores primarios Sin enunciado Total 2 29 8 39 Para la ecuación 𝑥 ∙ 𝑥 = 16, los sujetos que no han inventado un problema son B2, B3, B9, B10, B11, B20, B24 y B29. Por lo que son treinta y un estudiantes que han enunciados problemas, donde solo dos han sido considerado en alguna de las categorías semánticas. Tabla 21 Frecuencia de las categorías semánticas para la ecuación 𝑥 ∙ 𝑥 = 16. Proporcionalidad simple Producto cartesiano Frecuencia 0 2 Comparación 0 De los dos problemas inventados, ambos son de producto cartesiano. En categoría semántica tiene la posibilidad de que los problemas sean del tipo multiplicativo o de división, pero si consideramos como está conformada la ecuación, los problemas solo pueden ser división. El primer caso es de la estudiante B8 (Ver figura 31), quien busca el número de caramelos del mismo número de niños que en total tienen 16 caramelos, lo que describe el producto cartesiano de conjuntos discretos, con el esquema 𝑥 ∙ 𝑥 = 16. 51 Ángelo Otárola Sáez El otro caso se presenta con el sujeto B12, quién lo plantea para una región cuadrada de superficie 16 𝑚2 . Figura 31. Problema inventado por sujeto B8 para la ecuación 𝑥 ∙ 𝑥 = 16. Categoría producto cartesiano. Tipo división. De los dos estudiantes que han inventados problemas simples, ambos sujetos han respondido incorrectamente la ecuación 𝑥 ∙ 𝑥 = 16. Tabla 22 Frecuencia de los descriptores primarios para la ecuación 𝑥 ∙ 𝑥 = 16. Descriptor primario Frecuencia Transcripción 16 Planteamiento para otra ecuación o igualdad 6 Enunciado indefinido 6 Desconexión enunciado-pregunta 1 Debido a la baja cantidad de respuestas que tienen las categorías semánticas, la cantidad de enunciados que tienen un descriptor primario es alto. De estos casos destaca el descriptor transcripción que tiene dieciséis casos. Los estudiantes que parte de este grupo son B5, B6, B7, B13, B14, B16, B19, B25, B27, B28, B30, B31, B32, B33, B35 y B40. Por ejemplo, el estudiante B13 expresa en su enunciado “Enrique tiene x chapas azules iguales y otras x verdes… si las multiplicas obtiene 16”. Para el descriptor enunciado indefinido, el sujeto B18 no conecta los elementos y no genera una igualdad entre las expresiones que están presenten, se puede deducir una incógnita y una segunda expresión algebraica x + 4, pero no existe una relación de igualdad entre ellas. También se les ha adjuntado el mismo descriptor a los sujetos B21, B22, B26, B37 y B38. El descriptor primario, planteamiento para otra ecuación o igualdad, está presente en seis casos. Parte de este grupo está el alumno B4, quien en su enunciado plantea se resuelve 52 ANÁLISIS DE DATOS Y RESULTADOS con la ecuación 4x = 16. Mientras que B15, a partir de su enunciado, se puede determinar la igualdad 2 ∙ 8 = 16. También destacamos casos en que ocurre un cambio de estructura operacional. Uno de los sujetos con este descriptor es el estudiante B1, quién en parte de su enunciado inventado expresa “Entre los caramelos que tenían Laura y Marta daba 16 caramelos”. De esta expresión se puede establecer que no corresponde a expresiones que son propias de los problemas de la estructura multiplicativa y que más bien, se relaciona con la estructura aditiva. Con situaciones similares tenemos a los sujetos B17 (Ver figura 32), B23 y B34. Figura 32. Enunciado inventado por sujeto B17 para la ecuación 𝑥 ∙ 𝑥 = 16. Descriptor primario planteamiento para otra ecuación o igualdad; y el descriptor secundario agrega expresión algebraica o ecuación. B36 plantea “En una clase de baile hay 16 alumnas que ban a actuar en Sevilla de ellas bailaran sevillanas ¿Cuántas bailarán flamenco en cordoba?, como en el enunciado entrega datos que no se relacionan con la pregunta se le adjunta el descriptor primario desconexión enunciado-pregunta. Tabla 23 Frecuencia de los descriptores secundarios para la ecuación 𝑥 ∙ 𝑥 = 16. Descriptor Secundario Planteamiento igualdad para otra ecuación Frecuencia o 5 Agrega expresión algebraica o ecuación 5 Sin pregunta 4 Agregar información 3 De los descriptores secundarios, uno de los dos descriptores que tiene mayor frecuencia es el planteamiento para otra ecuación. En el enunciado inventado por B5, B7, B25, B27 y B35 plantean en base a la expresión 𝑥 ∙ 𝑦 = 16, ya que no expresan que los términos desconocidos deben ser iguales. 53 Ángelo Otárola Sáez Hay cinco casos en que en el enunciado hay presencia de alguna expresión algebraica o ecuación. B13, B17 y B39 tienen la expresión “x” en sus enunciados. El estudiante B18 agrega la expresión 𝑥 2 y B38 tiene la ecuación 𝑥 ∙ 𝑥 = 16 en su pregunta. El tercer descriptor secundario, agrega información, que en el caso de B1, utiliza los casos específicos 2 y 8. El sujeto B4, en su enunciado añade la expresión 4. Y el sujeto B37, tiene valores como 20, 10 y 14, los cuales no tienen ninguna relación con la presenta ecuación. En los planteamientos de los sujetos B5 (Ver figura 33), B13, B14 y B31 no existe ningún indicio, frase o palabra que permite determinar que se está preguntando sobre algún elemento, de lo que han plateado o alguna incógnita que los estudiantes hayan establecido en su enunciado, por lo que se les adjunta el descriptor secundario sin pregunta. Figura 33. Enunciado inventado por sujeto B5 para la ecuación 𝑥 ∙ 𝑥 = 16. Descriptor primario transcripción. Descriptor secundario sin pregunta. 2.6 RESULTADOS DE LA ECUACIÓN 𝒙 ∙ 𝒙 + 𝟑 = 𝟐𝟖. Los estudiantes que no plantean enunciados contextualizados para esta ecuación son A9, A32, A35, A36, A37 y A38. Tabla 24 Frecuencia de la invención de problemas para la ecuación 𝑥 ∙ 𝑥 + 3 = 28. Frecuencia Problemas Compuestos Descriptores primarios Sin enunciado Total 2 21 16 39 En la ecuación 𝑥 ∙ 𝑥 + 3 = 28, tenemos una de las más frecuencias de alumnos que no han inventado ningún enunciado. Los sujetos que se encuentran en esta situación son A3, A4, A5, A6, A10, A13, A14, A17, A18, A19, A22, A25, A27, A28, A34 y A39. 54 ANÁLISIS DE DATOS Y RESULTADOS De los dos problemas compuestos enunciados destacamos el realizado por el sujeto A2. Figura 34. Problema inventado por sujeto A2 para la ecuación 𝑥 ∙ 𝑥 + 3 = 28. Categoría producto cartesiano. Tipo división. Este problema relacionado con la medida del área de una piscina, al ser un problema que involucra dos operaciones matemáticas, es de dos etapas. Para la categoría semántica en la estructura aditiva, considerando que cuando se obtenga la cantidad latente el estudiante propone un aumento de 3 para finalmente obtener 28, y así, teniendo una cantidad inicial, de cambio y final, podemos establecer que estamos en presencia de la categoría de cambio. Además, debido a que se pide encontrar las medidas elementales, en este caso sabiendo que ambas son del mismo valor, cuando se conoce el valor del producto, se puede establecer que para la estructura multiplicativa forma parte de la categoría semántica producto cartesiano. Respecto a la cantidad latente, considerando las características de la ecuación, debe ser 25. El segundo caso de problemas compuestos, es creado por el estudiante A15, quien plantea un problema en contexto de áreas de superficies geométricas. Este problema también ha sido considerado con la categoría de cambio para la estructura aditiva y para la multiplicativa tiene la categoría de producto cartesiano. El esquema para ambos casos es jerárquico (Ver figura 35). Figura 35. Esquema compuesto de dos relaciones para los problemas inventados por los sujetos A2 y A15 para la ecuación 𝑥 ∙ 𝑥 + 3 = 28. 55 Ángelo Otárola Sáez Los dos sujetos que han inventado problemas compuestos han resuelto correctamente la ecuación 𝑥 ∙ 𝑥 + 3 = 28. Tabla 25 Frecuencia de los descriptores primarios para la ecuación 𝑥 ∙ 𝑥 + 3 = 28. Descriptor primario Frecuencia Transcripción 12 Planteamiento para otra ecuación o igualdad 7 Enunciado indefinido 2 Los sujetos A1, A13, A16 y A33 se les ha considerado el descriptor primario de transcripción, por ejemplo, el estudiante A1, realiza ésta acción con respecto a la ecuación, pero envuelto en un contexto de cantidad de discos que tienen unos sujetos ficticios. Incluso en parte del enunciado expresa “Resuelva la ecuación para poder saber cuántos son los discos…”. Son varios los sujetos que han realizado una transcripción en que preguntan por un número, A7 hace esto, de hecho en parte de su enunciado expresa “… un determinado número multiplicado por sí mismo más 3 obtiene el restado 28. ¿Qué número es?”. Situación similar expresan los sujetos A9, A21, A32, A35, A36, A37 y A38. Con siete casos en que se realiza un planteamiento para otra ecuación o igualdad. Uno de éstos es el estudiante A11, el cual plantea “Jorge, Marcos, Pablo, coleccionan estampas de fútbol, entre los tres suman en total 28…”, que se puede representar con la ecuación x + y + z = 28. El alumno A12 y A29 inventan un enunciado que se resuelve con la ecuación 2x + 3 = 28. El enunciado de A20 se plantea en base a la ecuación x + y = 25, mientras que A24 realiza un enunciado que se puede resolver con la ecuación 3 + x = 28. A30 plantea para la ecuación x + x + 3 = 28. Y con el mismo descriptor tenemos a sujeto A23 que su enunciado se resuelve con el planteamiento 123 − 98 = 𝑥. Enunciado indefinido es el tercer descriptor, en el cual tenemos al estudiante A8. Este sujeto expresa en su planteamiento “En casa de mi abuelo tengo 28 pintalabios. Mi abuela me trajo 3 más y mi madre otros y me abuelo otros” esto genera la expresión algebraica 28 + 3 + 𝑥 + 𝑦, pero en el enunciado no hay ninguna expresión verbal que haga referencia de una igualdad. El sujeto A31, en su pregunta no se puede determinar si se refiere a adición o multiplicación. 56 ANÁLISIS DE DATOS Y RESULTADOS Tabla 26 Frecuencia de los descriptores secundarios para la ecuación 𝑥 ∙ 𝑥 + 3 = 28. Descriptor Secundario Frecuencia Agrega expresión algebraica o ecuación 3 Agregar información 2 Sin pregunta 1 Planteamiento igualdad para otra ecuación o 1 Para el descriptor secundario agrega expresión algebraica o ecuación tenemos al sujeto A1, A11 y A26 quienes agregan “x” en su enunciado. Y el descriptor agrega información está presente en el sujeto A23, el cual agrega los valores 123 y 98. Y el otro sujeto es A33 que agrega los valores 13 y 49. El sujeto A33 plantea un enunciado en donde no hace una pregunta y no deja claro sobre que sujeto ficticio inventado se desea determinar la edad. Y el sujeto A31, en parte de su enunciado se puede deducir la ecuación 𝑥 ∙ 𝑦 = 3𝑥, por lo que se le adjunta el descriptor secundario planteamiento para otra ecuación o igualdad. 2.7 RESULTADOS DE LA ECUACIÓN 𝒙 ∙ (𝒙 + 𝟏) = 𝟏𝟓. Los sujetos B6, B8, B21, B31 y B37 no plantean enunciados contextualizados. Tabla 27 Frecuencia de la invención de problemas para la ecuación 𝑥 ∙ (𝑥 + 1) = 15. Frecuencia Problemas Compuestos Descriptores primarios Sin enunciado Total 0 19 20 39 En la ecuación 𝑥 ∙ (𝑥 + 1) = 15 se presenta la más alta frecuencia de estudiantes que no inventan ningún enunciado para ésta ecuación. Los sujetos que forman parte de éste grupo son B1, B2, B3, B4, B9, B10, B11, B13, B14, B15, B17, B18, B20, B22, B23, B24, B26, B28, B29 y B34. Cabe destacar que esta ha sido la única pregunta en la que no se ha presentado ningún enunciado considerado como un enunciado compuesto. Por lo cual no se ha analizado las categorías semánticas de adición y multiplicación, además del esquema compuesto de dos relaciones. 57 Ángelo Otárola Sáez Tabla 28 Frecuencia de los descriptores primarios para la ecuación 𝑥 ∙ (𝑥 + 1) = 15. Descriptor primario Frecuencia Transcripción 9 Planteamiento para otra ecuación o igualdad 6 Enunciado indefinido 4 El sujeto B6 hace una transcripción de la ecuación, ya que plantea “Multiplicando un número por su siguiente da 15. Averígualo”. El estudiante B7 enuncia “… un número por otro sumado 1 y le ha salido 15” por lo que se le catalogado el descriptor primario transcripción. El enunciado de B8 dice “Si a x le sumas 1 y lo multiplicas por x te da 15. ¿Cuánto vale x?”. En situaciones similares se encuentran los sujetos B21, B27, B31, B32, B33 y B37. Figura 36. Enunciado inventado por sujeto B39 para la ecuación 𝑥 ∙ (𝑥 + 1) = 15. Descriptor primario transcripción. Descriptores secundarios planteamiento para otra ecuación o igualdad y expresión operacional. El planteamiento para otra ecuación o igualdad, es una situación que ocurre con los sujetos, B16, B19, B30, B35, B38, B39. En el enunciado inventado por el sujeto B16 su planteamiento se representa con la igualdad 1 + 14 = 15. El alumno B19, B35 y B39 inventan su enunciado en base a la ecuación 𝑥 + 𝑥 + 1 = 15. El enunciado inventado por B30, se puede deducir la expresión 2 + 1 + 5 = 𝑥. Mientras que en parte de lo que inventa el sujeto B38 tiene “En una clase hay 15 alumnos. 10 se reparten en 2 grupos y luego se suma 1 más…” lo que no corresponde a la ecuación solicitada. El enunciado inventado por el sujeto B5 ha sido catalogado como enunciado indefinido, debido a que solo se expresa el número 5 en el enunciado y no se aprecia ninguna expresión que haga referencia a una cantidad que corresponda a una incógnita. El estudiante B12 plantea en base a la expresión 𝑥 + 𝑥 + 1. B25 plantea los términos 𝑥 2 y 58 ANÁLISIS DE DATOS Y RESULTADOS 𝑥 en la ecuación y el valor 𝑥, pero no se puede apreciar alguna operación entre los elementos, ni tampoco una igualdad. En el enunciado del sujeto B36 existen expresiones que hacen referencia a incógnitas, pero no podemos determinar las respuestas debido a los datos que entrega, por lo que nos imposibilita de plantear una ecuación. Tabla 29 Frecuencia de los descriptores secundarios para la ecuación 𝑥 ∙ (𝑥 + 1) = 15. Descriptor Secundario Frecuencia Presencia de expresiones algebraicas 4 Planteamiento para otra ecuación o igualdad 4 Expresión operacional 2 Sin pregunta 2 Como ya se había hecho mención con el descriptor primario de B8, este sujeto agrega expresión algebraicas explícitamente, en este caso 𝑥, al igual que lo hizo el sujeto B37. El estudiante B25 agregó expresiones como 𝑥 2 y 𝑥 al inventar el enunciado. El estudiante B33 se le calificó con este descriptor debido a que agregó las expresiones “𝑥€” y “𝑥€ + 1€”. El descriptor secundario, planteamiento para otra ecuación o igualdad, tiene cuatro casos, donde todos tienen al descriptor primario transcripción. B7 plantea para la ecuación 𝑥(𝑦 + 1) = 15. El estudiante B21 plantea en su enunciado “Un número multiplicado por otro más uno es igual a 15”, situación similar que el sujeto B27. El B39 inventa en base a la ecuación 𝑥 + 𝑥 + 1 = 15 y se le ha adjuntado también el descriptor secundario agrega expresión operacional. Este último descriptor secundario también se puede a presenciar con el sujeto B38. Finalmente, el descriptor sin pregunta ocurre con los sujetos B8 y B29. 2.8 RESULTADOS DE LA ECUACIÓN 𝟔𝒙 + 𝟏𝟐 = 𝟕𝟐. Los estudiantes que no plantean enunciados contextualizados son B6, B11, B14, B21 y B31. Tabla 30 Frecuencia de la invención de problemas para la ecuación 6𝑥 + 12 = 72. 59 Ángelo Otárola Sáez Problemas Compuestos Descriptores primarios Sin enunciado Total 6 21 12 39 Frecuencia En la ecuación 6𝑥 + 12 = 72 los sujetos que no han inventado ningún enunciado son B2, B3, B9, B10, B13, B20, B22, B24, B28, B29, B32 y B36. Para los problemas compuestos, los seis enunciados tienen una estructura jerárquica, pero las categorías para la estructura aditiva que componen los problemas varía. Los estudiantes que son considerados en la categoría de cambio son B1, B16, B27, B39 y para la categoría de combinación son B8 y B23. Lo que respecta a la estructura multiplicativa, todos alumnos nombrados hicieron problemas relacionados con la categoría semántica de proporcionalidad simple. El estudiante B1, inventa un problema en que se desea determinar la cantidad de años de un sujeto ficticio al que se le da una cantidad fija de “gominolas” por año. B8 busca una cantidad de galletas, mientras que el alumno B16 platea “Lola trabaja en una tienda por 6€ el día, y tenía ya 12€ ahorrados. ¿Cuántos días debe trabajar Lola para que tenga 72€ con los 12€ incluidos?”. B23 busca la cantidad de bolígrafos que hay por estuche, mientras que B27 lo hace para un contexto de compra de zapatillas. Y el estudiante B39 busca la cantidad de fotos que tiene un grupo de estudiantes. Figura 37. Problema inventado por sujeto B1 para la ecuación 6𝑥 + 12 = 72. Categoría aditiva de combinación. Categoría multiplicativa de proporcionalidad simple. Figura 38. Esquema compuesto de dos relaciones para el problema inventado por el sujeto B1 en la ecuación 6x +12=72. 60 ANÁLISIS DE DATOS Y RESULTADOS Los 6 sujetos que han inventado problemas compuestos han resuelto la ecuación 6𝑥 + 12 = 72 correctamente. Tabla 31 Frecuencia de los descriptores primarios para la ecuación 6𝑥 + 12 = 72. Descriptor primario Frecuencia Planteamiento para otra ecuación o igualdad 9 Transcripción 7 Enunciado indefinido 3 Presencia de expresiones algebraicas o ecuación 2 El estudiante B15, inventa un planteamiento que se resuelve con la ecuación 6 + 60 + 12 = 𝑥, por lo que se le ha considerado el descriptor primario planteamiento para otra ecuación o igualdad. El sujeto B18 busca la cantidad total que hay entre 6 cremas y 12 pintauñas, inventando en base a la ecuación 6 + 12 = 𝑥. Continuando con el descriptor primario planteamiento para otra ecuación o igualdad, se dan una serie de casos en que los estudiantes no han especificado que la expresión algebraica 6𝑥 debe estar constituida por seis partes iguales, situación que ocurre con los sujetos B4, B12, B19, B26 B33 y B34. Por ejemplo, el estudiante B19, desea determinar la cantidad de “chuches” que hay en seis bolsas, pero en su planteamiento no dice que cada bolsa debe tener la misma cantidad “chuches”. Los alumnos que se les asignado el descriptor primario transcripción y que han inventado preguntando por un número que cumpla con las condiciones específicas de la ecuación son B6, B7, B14, B21 y B31. Un ejemplo de lo que hacen estos sujetos tenemos el enunciado inventado por el sujeto B6: “Tengo un número que multiplicado por 6 y a su vez le su vez le sumo 12, da 72. ¿Cuál es el número?”. Además de estos casos, tenemos los sujetos B25 que transcribe en búsqueda de una cantidad de gramos de trigo y B37 lo hace determinando una cantidad de estuches. El descriptor primario, enunciado indefinido, es el tercero que se presenta en la ecuación 6𝑥 + 12 = 72. Se les ha adjuntado a los estudiantes B5, B17 y B35. A modo de ejemplo, B35 no logra que su planteamiento sea resuelto con la ecuación solicitada, ya que su enunciado representa la desigualdad 72 + 12 ≠ 72, lo que se puede deducir de lo 61 Ángelo Otárola Sáez siguiente: “Tengo seis veces más canicas que mi amigo y mi amigo tiene 12. En total tenemos 72 ¿Cuántas canicas tengo?” El último descriptor primario es presencia de expresiones algebraicas o ecuación. Los dos casos ocurren con B11 y B38, quienes tiene la ecuación en su enunciado. Tabla 32 Frecuencia de los descriptores secundarios para la ecuación 6𝑥 + 12 = 72. Descriptor Secundario Frecuencia Agrega información 2 Presencia de expresiones algebraicas o ecuación 2 Planteamiento para otra ecuación o igualdad 1 El descriptor secundario agrega información se puede apreciar con el sujeto B15, quién agrega el número 10 en su enunciado. Y el sujeto B37 agrega en su enunciado la expresión 4 ∙ 9. A este mismo estudiante se le ha adjuntado el descriptor presencia de expresiones algebraicas o ecuación, ya que en su enunciado tiene la expresión algebraica 6𝑥 y al sujeto B33 se le agrega este descriptor porque tiene “x”. Y el alumno B31 hace un enunciado que se resuelve con la ecuación 𝑥 ∙ 10 + 12 = 72, por lo que se le ha considerado el descriptor secundario planteamiento para otra ecuación o igualdad. 2.9 RESULTADOS DE LA ECUACIÓN 𝟏𝟓 + 𝟓𝒙 = 𝟕𝟓. Los sujetos A13, A33, A35 y A36 no realizan enunciados contextualizados. Tabla 33 Frecuencia de la invención de problemas para la ecuación 15 + 5𝑥 = 75. Frecuencia Problemas Compuestos Descriptores primarios Sin enunciado Total 7 22 10 39 Para la ecuación 15 + 5𝑥 = 75 los estudiantes que no tienen ningún enunciado son A4, A5, A14, A17, A19, A22, A24, A25, A27, A28. Los problemas compuestos planteados por los estudiantes, todos se caracterizan porque tienen una estructura jerárquica, pero las partes que los componen son diferentes entre algunos problemas inventados. Los sujetos A2, A9 y A30 lo plantean para la estructura 62 ANÁLISIS DE DATOS Y RESULTADOS adictiva bajo la categoría de cambio, mientras que para la estructura multiplicativa lo hacen para la categoría de proporcionalidad simple. Otra caso de invención que forma parte de los problemas compuestos propuestos para esta ecuación, es que la estructura aditiva sea de combinación y la multiplicativa tenga la categoría de proporcionalidad simple, que ocurre con los sujetos A7, A10, A18. El último de los problemas complejos inventados, pertenece al sujeto A6, quien plantea un problema para la categoría aditiva de combinación y para la categoría multiplicativa producto cartesiano. Y esto lo hace en un contexto de conjunto de coches. Figura 39. Problema inventado por sujeto A6 para la ecuación 15 + 5𝑥 = 75. Categoría aditiva de combinación. Categoría multiplicativa de producto cartesiano. (Versión resumida, para versión completa ver Anexo II) Figura 40. Esquema compuesto de dos relaciones para el problema inventado por el sujeto A6 en la ecuación 15 + 5𝑥 = 75. Todos los sujetos que han inventado problemas compuestos han resuelto correctamente la ecuación 15 + 5𝑥 = 75, con excepción del sujeto A18. Tabla 34 Frecuencia de los descriptores primarios para la ecuación 15 + 5𝑥 = 75. Descriptor primario Frecuencia Transcripción 8 Planteamiento para otra ecuación o igualdad 7 63 Ángelo Otárola Sáez Enunciado indefinido 4 Presencia de expresiones algebraicas o ecuación 2 Desconexión enunciado-pregunta 1 Los estudiantes A12, A15, A16, A26, A33. A34, A35 y A36 se les adjunto el descriptor transcripción. Un ejemplo de esto es el enunciado del alumno A12: “Si tengo una cantidad x de videojuegos, y esta multiplicada por 5 y sumándole 15 es igual a 75. ¿Cuántos videojuegos tengo?”. El enunciado inventado por el estudiante A8 se puede resolver con la ecuación 15 + 𝑥 + 5 = 15, la cual es diferente de la que se le pedía, por lo que se le asigna el descriptor planteamiento para otra ecuación o igualdad. Con el mismo descriptor tenemos al sujeto A20, quien plantea un enunciado que se resuelve con la ecuación 75 − 15 − 5 = 𝑥, mientras que A31 lo hace en base a la ecuación 15 + 𝑥 = 75 , A32 para la ecuación (15 + 𝑥) ∙ 𝑥 = 15, A39 con 4𝑥 + 15 = 75 y el sujeto A23 para 1500 − 1445 = 𝑥. Con el mismo descriptor, el estudiante A38, no aclara que la incógnita debe ser sumada en 5 parte iguales, por lo que el enunciado se expresa con la siguiente ecuación 15 + 𝑢 + 𝑣 + 𝑥 + 𝑦 + 𝑧 = 75. Con el mismo número de casos, que en el anterior, tenemos al descriptor primario, enunciado indefinido, el que está presente en cuatro casos. El primero de ellos es el alumno A3 y en su enunciado se encuentran nombrados todos los elementos que conforman la ecuación, pero no establece una relación entre los dos elementos. Con los sujetos A11 y A21 ocurre una situación inusual, puesto que no plantean adecuadamente la expresión algebraica 5𝑥, por ejemplo, A11 en parte de su enunciado tiene “… y el padre el quíntuplo” y no expresa con respecto a qué valor. Y A29 inventa un enunciado en el que no se hace referencia a las operaciones de adición ni de multiplicación. El descriptor, presencia de expresiones algebraicas o ecuación, toma un rol primario en dos casos. El primero es con el sujeto A1 que realiza un planteamiento adecuado, relacionando de buena manera los elementos involucrados y estableciendo una igualdad entre expresiones, elementos necesarios para conformar la ecuación. Pero al final de su enunciado expresa “… recaudado 15€ de los bronceadores 5x. Resuelve la ecuación”. Y el estudiante A13 plantea “Encuentra el valor de x en esta incognita 15 + 5𝑥 = 75” donde su planteamiento gira entorno a la presencia de la ecuación. 64 ANÁLISIS DE DATOS Y RESULTADOS Y finalmente el sujeto A37 plantea “Si hay 15 cajas de manzanas y 5 sandias ¿Cuánto pesan en total?”, enunciado en el que no existe una conexión entre lo que se pregunta y el enunciado previo a ésta. Así se le adjunta el descriptor desconexión enunciadopregunta. Tabla 35 Frecuencia de los descriptores secundarios para la ecuación 15 + 5𝑥 = 75. Descriptor Secundario Frecuencia Desconexión enunciado-pregunta Presencia ecuación de expresiones 7 algebraicas o Agregar información 5 1 Los sujetos que tienen el descriptor secundario desconexión enunciado-pregunta por qué no existe una conexión con el enunciado que proponen y la pregunta que han planteado. Los sujetos que están bajo esta situación son A3, A8, A15, A31, A32 y A34. De estos casos destacamos al sujeto A32 quien plantea “David tiene 15 tazos y su tía le regala x y ese número lo multiplicas por 5 y en total tendría 75. ¿Por qué número hay que multiplicar?”, donde la pregunta no especifica los elementos que se deben multiplicar. Respecto al descriptor secundario presencia de expresiones algebraicas o ecuación, se presenta con cinco sujetos. A1 y A29, agregan la expresión “5x”, A12 tiene en su enunciado “Si tengo la mitad x de videojuegos…”, el estudiante A26 y A32 agregan “x” en parte de sus enunciados. El alumno A23 tiene en su enunciado los valores 1500 y 1445, por lo que se le adjunta el descriptor primario agregar información. 2.10 RESULTADOS DE LA ECUACIÓN 𝟐𝒙 + 𝟔𝒙 = 𝟐𝟒. Los sujetos que no han inventado enunciados contextualizados son A21, A33, A35 y A36. Tabla 36 Frecuencia de la invención de problemas para la ecuación 2𝑥 + 6𝑥 = 24 . Problemas Compuestos Descriptores primarios Sin enunciado Total 65 Ángelo Otárola Sáez Frecuencia 7 22 10 39 En la ecuación 2𝑥 + 6𝑥 = 24 los estudiantes que no han inventado problema son los sujetos A4, A5, A11, A14, A18, A19, A23, A25, A27 y A28. Hay tres tipos de problemas compuestos inventados por los estudiantes. El primer tipo de problema son aquellos que tiene una estructura aditiva bajo la categoría de cambio y para la estructura multiplicativa la categoría de proporcionalidad simple. En estos casos se encuentra el estudiante A6, A9 y A34. El segundo tipo, son aquellos problemas considerados en la categoría de combinación y en la categoría de proporcionalidad simple. En esta situación está A10, A15 y A30. Y el último tipo de problema compuesto, es considerado en la categoría aditiva de combinación y en la categoría multiplicativa de comparación. Éste problema es inventado por el sujeto A7 (Ver figura 41). Figura 41. Problema inventado por sujeto A7 para la ecuación 2𝑥 + 6𝑥 = 24. Categoría aditiva de combinación. Categoría multiplicativa de comparación. 2 x 2x 6 6x 24 Figura 42. Esquema compuesto de tres relaciones propuesto para el problema inventado por el sujeto A7 en la ecuación 2𝑥 + 6𝑥 = 24. De los siete problemas inventados, solo dos sujetos han resuelto correcta la ecuación 2𝑥 + 6𝑥 = 24, los estudiantes A7 y A15. El alumno A6 responde incorrectamente la ecuación y los estudiantes A9, A10, A30 y A34 no tienen ningún desarrollo. Tabla 37 Frecuencia de los descriptores primarios para la ecuación 2𝑥 + 6𝑥 = 24. 66 ANÁLISIS DE DATOS Y RESULTADOS Descriptor primario Frecuencia Enunciado indefinido 7 Transcripción 7 Planteamiento para otra ecuación o igualdad 5 Presencia de expresiones algebraicas o ecuación 2 Sin pregunta 1 Los alumnos a los que se les ha agregado el descriptor primario enunciado indefinido son A3, A13, A20, A24, A29, A38 y A39. Como ejemplo, el enunciado del sujeto A20 está dividido en dos partes. En la primera plantea “En una urbanización pequeña viven 24 personas. De vacaciones de verano se van 6 personas y luego se van 2 personas”, y de esto se obtiene la desigualdad 2 + 6 ≠ 24. Y en la segunda parte tiene “En la urbanización está la parte alta y baja se queda la misma gente en las dos partes ¿Cuántas personas hay en las dos partes”, por lo que si quedaban dieciocho personas, éstas se dividen dos partes. Por todo lo anterior, su enunciado no se relaciona con la ecuación solicitada. El segundo descriptor primario en ésta ecuación es el de transcribir, el que se presenta con ocho casos. Entre ellos están A16, A17 y A12, éste último enuncia: “Tengo 2 cheques una cantidad de dinero x, y otros 6, también con una cantidad x les da la misma cantidad. Si ambos suman 24€ ¿Cuál es el valor de cada cheque?”. El sujeto A21 inventó lo siguiente: “Un número multiplicado por dos más el mismo número da en total 24 ¿Cuál es el número?”, y los sujetos A33, A35 y A36 tiene un enunciado similar y buscan el valor de un número que cumpla con las condiciones de la ecuación. El descriptor, planteamiento para otra ecuación o igualdad, nos presenta dos casos en que los estudiantes plantean de forma adecuada el enunciado, pero no especifica que la incógnita representa la misma cantidad en todos los casos. Ésta situación la podemos apreciar con el sujeto A2 y A37. Por otro lado, el sujeto A22 plantea un enunciado relacionado con el recorrido de un sujeto, dado por la ecuación 2 + 3 + 6 + 2 = 𝑥. Y los enunciados de los alumnos A26 y A31 se relaciona con la ecuación 2𝑥 + 6𝑥 = 𝑥. El cuarto descriptor es presencia de expresiones algebraica, el qué se le ha adjuntado al sujeto A1, ya que tiene las expresiones “2𝑥” y “6𝑥”. Y el segundo caso que tiene éste 67 Ángelo Otárola Sáez descriptor, es el sujeto A32, quien inventa lo siguiente "Resuelve este sistema 2𝑥 + 6𝑥 = 24” El descriptor, sin pregunta, se le adjunto al estudiante A8, quien relaciona bien las cantidades involucradas, incluso se puede generar una ecuación a partir de lo que enuncia. Pero cuando debe preguntar por el elemento desconocido que corresponde a la incógnita, no lo hace. Tabla 38 Frecuencia de los descriptores secundarios para la ecuación 2𝑥 + 6𝑥 = 24. Descriptor Secundario Frecuencia Presencia de expresiones algebraicas o ecuación 7 Agrega información 1 Planteamiento para otra ecuación o igualdad 1 Enunciado indefinido 1 La presencia de expresiones algebraicas en los enunciados inventados se puede detectar siete sujetos. El estudiante A1 y A3 tienen en su enunciado las expresiones algebraicas 2𝑥 y 6𝑥. Los alumnos A12, A17, A26, A29 y A32 tienen la 𝑥 en su enunciado. Por ejemplo, A17 tiene en parte de su enunciado “Pepe tiene 𝑥 cds”. A33 agrega el número 48 en su enunciado, por lo que se le ha adjuntado el descriptor primario agrega información. El descriptor, planteamiento para otra ecuación o igualdad, se le adjunta al enunciado del estudiante A16, pues su enunciado se resuelve con la ecuación 2𝑥 + 12𝑥 = 24. . Finalmente, el sujeto A35 inventa el siguiente enunciado: “El doble de un número, y le sumas otro número multiplicado por sus y que de 24”. De esto no se puede deducir la expresión 6𝑥 de su enunciado, por lo que se adjunta el descriptor secundario enunciado indefinido. 68 CAPÍTULO 5: CONCLUSIONES FINALES En este capítulo presentamos las conclusiones que hemos obtenido a partir de los análisis realizados en el apartado anterior. Considerando el objetivo trazado para esta investigación, hemos dividido las conclusiones en cuatro apartados principales: estructura aditiva, estructura multiplicativa, combinación de la estructura aditiva y multiplicativa, para finalizar con la presentación de las conclusiones generales. Además, hemos incluido los logros, limitaciones y las líneas de continuidad de la investigación. 1. ENUNCIADOS VERBALES PARA LA ESTRUCTURA ADITIVA Las siguientes tablas presentadas están en términos porcentuales y consideran un total de 117 situaciones para el proceso de invención de problemas en la estructura aditiva, de los cuales 51 son problemas simples y 53 se le ha adjuntado un descriptor primario. Tabla 39 Distribución del proceso de invención para las ecuaciones x + 4 = 13, 3 + x = 18 y x + x = 12. Problemas simples Descriptores primarios Sin enunciado 44% 45% 11% Porcentaje Tabla 40 Distribución de la invención de problemas simples de estructura aditiva según sus categorías semánticas. Porcentaje Cambio Combinación Comparación Igualación 40% 56% 2% 2% Tabla 41 Distribución de los descriptores primarios en los enunciados inventados y no considerados en las categorías semánticas de la estructura aditiva. Descriptor Primario Porcentaje 69 Ángelo Otárola Sáez Planteamiento para otra ecuación o igualdad 45% Transcribir la ecuación 30% Enunciado indefinido 21% Sin pregunta 2% Agrega expresión algebraica o ecuación 2% A partir de los resultados obtenidos del proceso de invención de problemas de las ecuaciones que involucraban la estructura aditiva por parte de estudiantes de secundaria se puede concluir que: Existe una fuerte tendencia a relacionar la operación algebraica de adición con los problemas cambio y combinación. Los alumnos en secundaria no asocian la operación algebraica de adición con los problemas de comparación e igualación. Los estudiantes no tienen familiaridad con los problemas de comparación e igualación. Justamente como lo plantea Caballero (2005) quién considera esta categoría como la que genera mayores dificultades. En los estudiantes que no logran inventar problemas simples de estructura aditiva según la información otorgada, hay una tendencia a inventar enunciados con características diferentes a las que se solicitan o a inventar enunciados reescribiendo la ecuación en lenguaje verbal. 2. ENUNCIADOS VERBALES MULTIPLICACIÓN. PARA LA ESTRUCTURA El siguientes tablas, presentadas a continuación, están en términos porcentuales y consideran un total de 78 situaciones para el proceso de invención de problemas en la estructura multiplicativa, de los cuales 11 son problemas simples y 52 se le ha adjuntado un descriptor primario. Tabla 42 Distribución del proceso de invención para las ecuaciones 2𝑥 = 14 y 𝑥 ∙ 𝑥 = 16. Porcentaje Problemas simples Descriptores primarios Sin enunciado 14% 67% 15% 70 CONCLUSIONES FINALES Tabla 43 Distribución de la invención de problemas simples de estructura multiplicativa según sus categorías semánticas. Proporcionalidad simple Producto cartesiano Comparación 82% 18% 0 Frecuencia Tabla 44 Distribución de los descriptores primarios en los enunciados inventados y no considerados en las categorías semánticas de la estructura multiplicativa. Descriptor Primario Frecuencia Transcribir la ecuación 44% Planteamiento para otra ecuación o igualdad 35% Enunciado indefinido 10% Sin pregunta 2% A partir de los resultados obtenidos del proceso de invención de problemas de las ecuaciones que involucraban la estructura multiplicativa, por parte de estudiantes de secundaria, se puede concluir que: De los estudiantes que plantean problemas simples de estructura multiplicativa, existe una tendencia a relacionar la operación algebraica de multiplicación con los problemas de proporcionalidad simple y levemente con los problemas de producto cartesiano. Los alumnos en secundaria no asocian la operación algebraica de multiplicación con los problemas de comparación. Los estudiantes no tienen familiaridad con los problemas de comparación. Justamente como lo plantean autores como De Corte y Verschaffel (1996), Fishbein, Deri, Nello y Merino (1985), Mulligan y Mitchelmore (1997) quiénes consideran está categoría como la que genera mayores dificultades. En los estudiantes que no logran inventar problemas simples de estructura multiplicativa se aprecia una tendencia a inventar enunciados reescribiendo la 71 Ángelo Otárola Sáez ecuación en lenguaje verbal o inventar enunciados con características diferentes a las que se solicitan. 3. ENUNCIADOS VERBALES PARA LA COMBINACIÓN DE LAS ESTRUCTURAS DE ADICIÓN Y MULTIPLICACIÓN. Las siguientes tablas, presentadas a continuación, están en términos porcentuales y consideran un total de 195 situaciones para el proceso de invención de problemas para la combinación de las estructuras de adición y multiplicación, de los cuales 22 son problemas simples y 105 se le ha adjuntado un descriptor primario. Tabla 45 Distribución del proceso de invención para las ecuaciones 𝑥 ∙ 𝑥 + 3 = 28; 𝑥 ∙ (𝑥 + 1) = 15; 15 + 5𝑥 = 75; 6𝑥 + 12 = 72 y 2𝑥 + 6𝑥 = 24. Problemas simples Descriptores primarios Sin enunciado 11% 54% 35% Porcentaje Tabla 46 Distribución del proceso de invención para los problemas compuestos. Problemas simples Descriptores primarios Sin enunciado 11% 54% 35% Porcentaje Tabla 47 Distribución de los problemas compuestos para la estructura aditiva según sus categorías semánticas. Cambio Combinación Comparación Igualación 54% 46% 0% 0% Frecuencia Tabla 48 Distribución de los problemas compuestos para la estructura multiplicación según sus categorías semánticas. 72 CONCLUSIONES FINALES Proporcionalidad simple Producto cartesiano Comparación 86% 14% 0 Frecuencia Tabla 49 Distribución de los descriptores primarios en los enunciados inventados y no considerados en las categorías semánticas de la estructura aditiva y multiplicativa. Descriptor Primario Frecuencia Transcripción 41% Planteamiento para otra ecuación o igualdad 32% Enunciado indefinido 19% Presencia de expresiones algebraicas o ecuación 6% Desconexión enunciado-pregunta 1% Agregar información 1% A partir de los resultados obtenidos del proceso de invención de problemas de las ecuaciones que involucraban la combinación de las estructuras aditiva y multiplicativa por parte de estudiantes de secundaria, se puede concluir que: De los estudiantes que plantean problemas compuestos de combinación de las estructuras aditiva y multiplicativa, existe una tendencia a relacionar la operación algebraica de adición con los problemas de cambio y combinación; mientras que para la operación algebraica de multiplicación la asocian con los problemas de proporcionalidad simple y muy levemente con los problemas de producto cartesiano. Los alumnos no relacionan la operación algebraica de adición con los problemas de comparación e igualación; en tanto que la operación algebraica de multiplicación no la asocian con los problemas de comparación. De los estudiantes que plantean problemas compuestos de dos etapas, todos inventan problemas con la estructura jerárquica. Conectar las estructuras de adición y multiplicación resulta ser una acción muy compleja para los estudiantes. 73 Ángelo Otárola Sáez En los estudiantes que no logran inventar problemas compuestos de combinación de las estructuras aditiva y multiplicativa, se aprecia una tendencia a inventar enunciados reescribiendo la ecuación en lenguaje verbal o inventar enunciados con características diferentes a las que se solicitan. 4. CONCLUSIONES GENERALES. Considerando los apartados 1, 2 y 3 del presente capítulo hemos determinado las siguientes conclusiones: De los conocimientos previos que, supuestamente, le han otorgado los estudiantes a las operaciones aritméticas de adición y multiplicación, los recuperan parcialmente en cursos superiores de secundaria. Los significados otorgados por los estudiantes a las operaciones algebraicas de adición y multiplicación se asocian con los problemas de las categorías semánticas más sencillas. A los estudiantes les sugieren las operaciones algebraicas de adición y multiplicación una reformulación de carácter matemático. 5. LOGROS Y LIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN. Uno de los logros más destacables de está indagación de los significados de las operaciones algebraicas de adición y multiplicación por estudiantes de 3º año de la Educación Secundaria Obligatoria es mostrar que los conocimientos que poseían los estudiantes en primaria respecto a las estas operaciones se conservan solo los más sencillos. Esto se puede deber a un proceso de olvido o a una falta de instrucción entregada por el profesorado a los estudiantes, respecto a los significados que generan mayores dificultades, entre los escolares. Lo que no se puede determinar con esta investigación. Otro logro de la investigación es diseñar una estrategia para el tratamiento de la información de los enunciados inventados por los estudiantes que no logran dar significado a las operaciones de adición y multiplicación, que no había sido utilizado en investigaciones previas relacionadas con la invención de problemas y que se ataño a una función descriptiva. Sumar a esto las bondades presentadas por la invención de problemas como herramienta evaluadora, que fue base de la construcción del instrumento de recogida de información 74 CONCLUSIONES FINALES y que permitió obtener una amplia cantidad de datos acerca de las cuestiones que eran objeto de estudio. Una limitación que se presentó durante el estudio fue la realización de una serie de entrevistas con los sujetos para indagar más profundamente acerca de los significados que le atribuyeron a las operaciones algebraicas de adición y multiplicación. Ésta no se llevó a cabo debido a que el tiempo de análisis de los cuestionarios fue muy extenso, teniendo que acotar los datos al cuestionario diseñado. Estas condiciones temporales son propias de un trabajo de fin de máster y están previstas con fechas específicas, pero sentimos que no impidió cumplir con los objetivos trazados desde un principio de la investigación. 6. LINEAS DE CONTINUIDAD. El presente trabajo deja varias líneas de investigación abierta para futuras investigaciones. Considerando que la investigación se limitó a las operaciones algebraicas de adición y multiplicación, luego de a ver realizado este primer estudio exploratorio, nos parece pertinente extender este trabajo a las operaciones algebraicas de sustracción y división involucrando magnitudes escalares y expresiones algebraicas de similares características, que daría la posibilidad de contrastar los resultados con el presente Trabajo de Fin de Máster. Una segunda línea de investigación posible es ampliar los sujetos de estudio a todos los niveles de la Educación Secundaria Obligatoria, analizando si los significados de las operaciones de adición y multiplicación, que no se conservan en secundaria, se deben a un proceso de olvido de los estudiantes, o más bien a una falta de instrucción por parte del profesorado. La presente investigación tuvo en consideración dos variables para la construcción del instrumento de recogida de datos. Sería pertinente investigar con respecto a otras variables para la construcción de las ecuaciones y el instrumento en sí, que muestre los significados de las operaciones algebraicas de adición y multiplicación en un contexto más amplio que diera una visión más general de los mismos. 75 REFERENCIAS Akay, H., & Boz, N. (2010). The Effect of Problem Posing Oriented Analyses-II Course on the Attitudes toward Mathematics and Mathematics Self-Efficacy of Elementary Prospective Mathematics Teachers. Australian Journal of Teacher Education, 35(1), 59-75. Ayllón, M. F., & Castro, E. (2002). Invención de problemas por profesores de primaria en formación. Jornadas: Investigación en el aula de matemáticas. Resolución de Problemas, 139-145. Ayllón Mª. F. (2004). Invención de problemas con números naturales, enteros negativos y racionales. Tarea para profesores de educación primaria en formación. Memoria de Investigación Tutelada. Dto. Didáctica de la Matemática. Universidad de Granada. Ayllón ̧ M. 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